Tìm hiểu khái quát giàn nén khí trung tâm mỏ bạch hổ và tính toán các thông số cơ bản của tháp làm khô khí bằng trietylenglycol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG). SINH VIÊN : NGUYỄN TIẾN MẠNH LỚP : LỌC HÓA DẦU K53 VŨNG TÀU HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG). GVHD: GS.TS :NGUYỄN DANH NHI GVPB: HÀ NỘI - 2013 Phụ lục 2 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 2 2 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Table of Contents 3 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 3 3 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Danh mục các hình vẽ trong đồ án STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1 Hình 1.1 Giản đồ trạng thái pha của một cấu tử 17 2 Hình 1.2 Giản đồ pha điển hình của hệ đa cấu tử 18 3 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát giàn nén khí trung tâm 30 4 Hình 2.2 Bình tách đứng 44 5 Hình 2.3 Bình tách nằm ngang 45 6 Hình 2.4 Máy nén ly tâm 47 7 Hình 2.5 Máy nén pittông 49 8 Hình 2.6 Biểu đồ phạm vi hoạt động của các máy nén 50 9 Hình 2.7 Turbin khí 53 10 Hình 2.8 Turbin khí 2 trục chu kì mở 54 11 Hình 2.9 Động cơ điện 55 12 Hình 2.10 Nguyên tắc hoạt động của tháp 57 13 Hình 2.11 Tháp đĩa 58 14 Hình 2.12 Các kiểu đĩa cơ bản 59 15 Hình 2.13 Tháp đệm 60 16 Hình 2.14 Các loại đệm 61 17 Hình 2.15 Sơ đồ cụm hấp thụ và tái sinh glycol 70 18 Hình 2.16 Tháp làm khô khí bằng TEG 76 4 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 4 4 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Danh mục bảng biểu trong đồ án STT Bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Thành phần (% thể tích) một số khí tự nhiên. 8-9 2 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành 9 3 1.3 Thành phần khí đồng hành ở vùng Đông Nam Á 9-10 4 1.4 Giới hạn cháy nổ (% thể tích) của một số chất 21 5 1.5 Thành phần tiêu biểu khí đồng hành mỏ Bạch Hổ 24 6 1.6 Thành phần khí cao áp và thấp áp vào CNG (% mole) 25-26 7 1.7 Thành phần khí sau hệ thống sấy khí khô về bờ 27 8 2.1 Thành phần khí giai đoạn cuối của máy nén LP 29-30 9 2.2 Thành phần của các cấu tử đầu vào hệ thống nén HP 32 10 2.3 Thành phần khí đầu ra máy nén HP 33-34 11 2.4 Thành phần condensate đen ở CCP 35-36 12 3.1 Tính chất hóa lý cơ bản của glycol 48 13 3.2 Các thông số cơ bản của một số chất hấp phụ 52 14 4.1 Thành phần (% thể tích) loại khí cần làm khô 57 15 4.2 Trình bày kết quả tính M TB, T gth ,P gth 58-59 16 4.3 Kết quả tính toán tháp hấp thụ hơi nước 65-66 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay hàng năm nước ta khai thác được gần 20 triệu tấn dầu và hàng tỉ m 3 khí.Đó là một nguồn tài nguyên rất quý giá đóng góp quan trọng cho nền kinh tế nước ta.Cụ thể từ năm 1986 dầu thô Việt Nam đã xuất khẩu cho nhiều nước trên thế giới thu về lượng ngoại tệ lớn góp phần sự phát triển nền kinh tế quốc dân. 5 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 5 5 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Trước năm 1995,lượng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ phải đốt bỏ ngoài khơi,nhưng từ tháng 5 năm 1995 dường ống dẫn khí từ mỏ Bạch Hổ vào Bà Rịa- Vũng Tàu đã được đưa vào hoạt động cung cấp cho nhà máy điện turbin khí Bà Rịa và Phú Mỹ,đó là một cột mốc quan trọng trong ngành khí Việt Nam.Tuy chỉ là bước đầu song đã tiết kiệm được 1.3 đến 1.4 tỷ đồng mỗi ngày.Đây là sự kiện đánh dấu một bước tiến mới của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam. Từ tháng 7 năm 1997 giàn nén khí trung tâm (CCP) mỏ Bạch Hổ đã hoàn thành góp phần sơ chế và nâng cao sản lượng khí đưa vào bờ,thông qua nhà máy xử lý khí Dinh Cố (GPP) để tách các sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao hơn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hợp lý nguồn khí hydrocacbon và đóng góp to lớn vào ngân sách nhà nước. Được phép của bộ môn Lọc Hóa Dầu ,Khoa Dầu Khí trường đại học Mỏ Địa Chất và xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro ,em đã tiến hành thu thập tài liệu về giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ và tính toán một công đoạn của giàn trong đề tài “tìm hiểu khái quát giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ và tính toán các thông số cơ bản của tháp làm khô khí bằng Trietylenglycol (TEG)”. Trong quá trình thu thập nghiên cứu tài liệu , được sự giúp đỡ tận tình của Thầy GS.TS Nguyễn Danh Nhi,các cán bộ kỹ thuật của xí nghiệp Vietsopetro em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Tự đáy lòng mình em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn Lọc Hóa Dầu và Thầy Cô giáo đã dạy dỗ giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như quá trình nghiên cứu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Hà Nội,tháng 5 năm 2011 Sinh viên :Nguyễn Tiến Mạnh Trân trọng cảm ơn!!! 6 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 6 6 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ HYDROCACBON Ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới , tùy thuộc vào những cấu tạo địa chất khác nhau , tồn tại các mỏ dầu và mỏ khí thiên nhiên.Thành phần chủ yếu của khí tự nhiên và khí dầu mỏ là các hydrocacbon no như metan CH 4, etan C 2 H 6 ,propan C 3 H 8 ,butan C 4 H 10 và một số chất khác với hàm lượng nhỏ hơn.Ngoài ra còn có mặt các chất khác như H 2 S,CO 2 ,N 2, He…và luôn có hơi nước. 1-1 Thành phần ,phân loại: 1-1-1 Phân loại theo nguồn gốc khai thác Tùy theo nguồn gốc khai thác , người ta phân thành hai loại : Khí tự nhiên (hay khí không đồng hành ) và khí đồng hành. • Khí tự nhiên : Là hỗn hợp khí khai thác từ mỏ khí không có dầu.Thành phần chính của khí tự nhiên là metan, etan,các chất khác chiếm hàm lượng nhỏ hơn.Trên bảng 1.1 trình bày thành phần của một vài loại khí tự nhiên. • Khí đồng hành :là hỗn hợp khí khai thác từ mỏ dầu ở trong lòng đất ,dưới áp suất cao và nhiệt độ khá cao ,các chất khí tan nhiều vào trong dầu ,khi khai thác đưa lên mặt đất ,do áp suất giảm nên khí thoát ra khỏi dầu ,tách thành pha khí gọi là khí đồng hành.Trên bảng 1.2 trình bày thành phần một số khí đồng hành. Bảng 1.1 Thành phần (% thể tích) một số khí tự nhiên. Cấu tử Mỏ Gấu(Nga) Mỏ Saratov Mỏ Rồng (VN) Mỏ Lan Tây (VN) C 1 98,1 94,7 84,47 88,5 C 2 0,2 1,8 7,22 4,3 C 3 0,004 0,2 3.46 2,4 i-C 4 0,002 0,1 1,70 0,6 n-C 4 0,01 0,1 1,70 1,6 C 5 + 0.01 0,1 1,30 1,4 N 2 1,3 0,2 1,49 0,3 CO 2 0,374 0,3 1,49 1,9 H 2 0,374 0,3 1,49 1,0 H 2 O Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bảng 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành 7 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 7 7 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 Cấu tử Mỏ Tumazinskhi Mỏ Kulesovski Mỏ Bạch Hổ Mỏ Đại Hùng C 1 63,4 30,9 71,59 77,25 C 2 10,5 26,8 12,52 9,49 C 3 11,1 21,8 8,61 3,83 i-C 4 1,2 2,4 1,75 1,43 n-C 4 2,8 4,4 2,96 1,26 C 5 + 2,0 1,5 1,84 2,33 CO 2 2,0 0,4 0,72 4,5 N 2 9,0 11,0 0,72 4,5 H 2 9,0 0,8 0,72 4,5 H 2 S 9,0 0,8 0,72 4,5 H 2 S Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bảng 1.3 Thành phần khí đồng hành vùng Đông Nam Á Cấu tử Indonesia Thái Lan Việt Nam C 1 65.4 67.2 71.5 C 2 6.4 8.7 12.5 C 3 6.6 4.5 8.6 i-C 4 1.5 1.0 1.8 n-C 4 2.1 1.0 3.0 C 5 + 3.0 0.8 1.8 H 2 S và CO 2 15 16 0.7 1.1.2 Phân loại theo thành phần định lượng Tùy theo hàm lượng các khí axit H 2 S,CO 2 CO 2 có trong khí người ta phân thành :Khí chua và khí ngọt. • Khí chua :là khí chứa hàm lượng H 2 S≥5,7mg H 2 S và/hoặc CO 2 ≥2% thể tích trong 1m 3 khí đó ở áp suất 1 bar và 15 0 C. • Khí ngọt :là khí có hàm lượng H 2 S và CO 2 nhỏ hơn qui định trên Sự có mặt của H 2 S và CO 2 ảnh hưởng nhiều tới chất lượng các sản phẩm khí (như khí khô,LPG và Condensat) do đó nếu khí thuộc loại chua thì trong dây chuyền công nghệ xử lý khí phải được trang bị phân xưởng loại H 2 S và CO 2 đến hàm lượng cho phép mới có thể vận chuyển chế biến và sử dụng các sản phẩm khí một cách an toàn và hiệu quả. • Phân loại theo hàm lượng C 2 + : - Khí khô là khí có hàm lượng C 2 + 8 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 8 8 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 - Khí ẩm là khí có hàm lượng C 2 + • Khí giàu,khí nghèo (hoặc khí béo ,khí gầy ) Để có thể thu hồi sản phẩm lỏng (C 3 + )đạt hiệu quả kinh tế ,người ta thường tính toán đánh giá sản lượng C 3 + theo cách theo cách phân loại này khí được chia thành khí béo và khí gầy. -khí béo là khí có hàm lượng C 3 + ≥50g/Nm 3 khí -Khí gầy là khí có hàm lượng C 3 +33 khí ở 15 0 C và 1bar Căn cứ vào chỉ tiêu này ,các khí đồng hành mỏ Bạch Hổ ,Đại Hùng ,Rồng có hàm lượng C 3 + khoảng 200_300g /1m khí ,chúng ta là khí béo. Khí càng béo thì càng tách được nhiều sản phẩm lỏng (như khí dầu mỏ hóa lỏng LPG hoặc xăng tự nhiên C 5 + ).Các sản phẩm hóa lỏng từ khí có giá trị kinh tế cao hơn nhiều so với khí đốt làm nhiên liệu không qua chế biến. 1.2 Một số tính chất cơ bản của khí và các sản phẩm của khí 1.2.1 Áp suất hơi bão hòa : Áp suất hơi bão hòa là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại tại nhiệt độ nhất định,khi tốc độ bay hơi và tốc độ ngưng tụ trên bề mặt chất lỏng bằng nhau.Ta có thể coi gần áp suất hơi bão hòa P của một dung dịch lỏng tuân theo công thức: P= Với Pi và Xi lần lượt là áp suất hơi bão hòa và nồng độ mol của các cấu tử I trong hỗn hợp lỏng. Vậy hợp phần I có nồng độ càng lớn, có áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa càng nhiều chât dễ bay hơi. 1.2.2 Cân bằng lỏng- hơi. Hệ số cân bằng pha của mỗi cấu tử được định nghĩa là tỷ số của phần mole của cấu tử đó trong pha khí (y j ) và phần mole của cấu tử đó trong pha lỏng (x i ),khi hai pha nằm cân bằng với nhau ở P và T xác định. K i = (1.12) Tại áp suất dưới 100psi,các định luật Rault và Dalton về dung dịch lý tưởng được dùng để dự đoán hệ số cân bằng pha.Theo định luật Rault thì áp suất riêng phần P i của một cấu tử trong hệ đa cấu tử là tích số mole của cấu tử đó trong pha lỏng với áp suất bão hòa của nó. 9 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 9 9 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 P i = x i .P vi (1.13) Trong đó : P i :áp suất riêng phần của cấu tử i, psia. p vi :áp suất hơi bão hòa cấu tử i ,psia x i :phần mole cấu tử I trong pha lỏng. Theo dịnh luật Dalton ,áp suất riêng phần của một cấu tử là tích phần mole cấu tử đó trong pha khí với áp suất tổng của hệ. P i = y i .P (1.14) Trong đó : P : áp suất tổng của hệ, psia Y i :phần mole cấu tử I trong pha khí. Tại trạng thái cân bằng ta có thể kết hợp hai định luật trên như sau: x i .P vi = y i .P (1.15) suy ra: (1.16) Biểu thức 1.16 cho thấy với các dung dịch lý tưởng hệ số cân bằng chỉ một hàm của nhiệt độ và áp suất của hệ. Đối với các dung dịch thực có thể xác định hằng số cân bằng pha lỏng –hơi theo phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích phức tạp hơn nên không đề cập ở đây (khi cần tham khảo giáo trình công nghệ lọc dầu). 1.2.3 Khối lượng riêng , tỉ khối - Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó ở nhiệt độ và áp suất nhất định.Khối lượng riêng thường được biểu diễn bằng g/dm 3 hay kg/m 3 .Áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa càng nhiều chất dễ bay hơi. - Tỉ số giữa khối lượng riêng của khí A so với khối lượng riêng của khí B được gọi là tỉ khối của A so với B D a/b =ρ A /ρ B (ở T và P xác định) Trong đó ρ A khối lượng riêng của khí A Ρ B khối lượng riêng của khí B Trong thực tế người ta chọn không khí để làm chất so sánh, lúc đó ta có: Dkhí/kk=(ρkhí/ρkk ) =Mkhí /29 Trong đó 29 là klpt trung bình của không khí 10 GVHD: Nguyễn Danh Nhi 10 10 [...]... khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ Các qui trình giàn nén khí trung tâm là: 1-Loại nước , condensat và nén khí 2-Xử lý condensate 3-Đo condensate và khí 4-Xử lý nước thải (trước khi xả xuống biển) 2.1.2.Sơ đồ tổng quát giàn nén khí trung tâm CCP (xem hình 2.1) 2.2 Mô tả các cụm thiết bị chính của giàn CCP 2.2.1 Hệ thống nén khí áp suất thấp (LP) Khí áp suất thấp từ giàn công nghệ trung tâm số 2(CCP-2) được... thống làm khô khí Chức năng của các hệ thống làm khô khí là tách hơi nước ra khỏi khí Hệ thống này có 2 cụm giống nhau hoạt động song song.Trên hình 2.2 là sơ đồ cụm làm khô khí bằng glycol Mỗi cụm làm khô khí được thiết kế và trang bị để đạt các thông số sau: - Công suất thiết kế: 4.05 triệu m3/ngày Áp suất : 12660 Kpa (126,6bar) Hàm lượng của khí vào :bão hòa ở P và T của khí đầu vào Hàm lượng nước của. .. hai cụm sấy khí để làm khô khí trước khi đưa tới đường ống dẫn khí vào bờ và đường ống gaslift Thành phần khí đầu vào của ba dòng Dòng 1 :khí HP tới CCP từ hệ thống thu gom Dòng 2 :Khí HP tới CCP từ hệ thống thu gom của giàn ống đứng Dòng 3 :khí HP tới CCP từ giàn công nghệ trung tâm số 2 Được đo qua máy sắc kí với kết quả như sau: Bảng 2.2 : Thành phần của các cấu tử đầu vào hệ thống nén HP Cấu tử... Dầu K53 Giàn nén khí trung tâm dược lắp đặt gồm Giàn Công Nghệ Trung Tâm Số 2( viết tắt là CCPP-2),nhằm giải quyết việc xử lý sơ bộ khí đồng hành được thu gom từ các giàn khai thác của mỏ Bạch Hổ, sau đó bơm khí vào bờ qua đường ống đường kính 16” để cung cấp khí đồng hành cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố Giàn CCP có công suất thiết kế là 8.1 triệu Nm 3 khí/ ngày trong đó 4.1 triệu Nm3/ngày đưa vào bờ ,còn... 232.7 44.8 4.2 13.1 Khí vào bờ (*) %mole 0.144 0.026 73.363 12.636 7.270 1.678 2.446 0.679 0.763 0.587 0.286 0.125 0.00 0.00 100.00 0.9647 23.20 55114.4 46456.6 234.7 44.7 4.2 13.1 23 23 Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ GIÀN KHÍ TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ (CCP) 2.1 Sơ đồ tổng quát qui trình công nghệ giàn nén khí trung tâm 2.1 Mục đích của giàn nén khí trung tâm (ccp) 24 GVHD:... klpt của khí. ví dụ đối với meetan ta có M C1=16 vậy MC1=16 vậy dC1/kk=16/29 =0.55 Đối với hỗn hợp khí , ta có thể tính klpt trug bình theo công thức : Mhhtb = với Mi-klpt của khí j Yj phần mol của j Lúc đó tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí ) đối với không khí là:Mhh/29 Căn cứ vào tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí )người ta có thể biết khí đó nặng hơn hay nhẹ hơn không khí Như vậy nếu dkhí . DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL. toán một công đoạn của giàn trong đề tài tìm hiểu khái quát giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ và tính toán các thông số cơ bản của tháp làm khô khí bằng Trietylenglycol (TEG)”. Trong quá trình. VÀ ĐÀO TẠO Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ