Lựa chọn và xây dựng mô hình công nghệ nhà máy sản xuất LNG từ nguồn khí miền Trung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Huy Hoàng MSSV: 1052010085 Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1992 Nơi sinh: Nghệ An Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học I. TÊN ĐỀ TÀI: Lựa chọn và xây dựng mô hình công nghệ nhà máy sản xuất LNG từ nguồn khí miền Trung II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu lựa chọn công nghệ phù hợp để tiến hành mô phỏng và xem xét hiệu quả kinh tế của dự án.  Nghiên cứu phương án sản xuất LNG phù hợp với nguồn khí.  Tiến hành mô phỏng công nghệ. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 10/02/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2014 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Hồng Châu Bà Rịa –Vũng Tàu, Ngày… tháng… năm 2014 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) -i- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đồ án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Hồng Châu. Các số liệu và những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Sinh Viên Lê Huy Hoàng -ii- LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Hồng Châu, người trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp. Thầy đã tận tình giúp đỡ, chỉ ra hướng giải quyết cũng như cung cấp tài liệu để tôi có thể hoàn thành được bản báo cáo này, cũng nhờ đó mà tôi biết thêm được nhiều điều bổ ích, cũng như hiểu rõ hơn những kiến thức đã học trên ghế nhà trường. Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Hoá học và Công nghệ thực phẩm Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu đã trang bị cho tôi kiến thức trong những năm tháng học tập tại trường để hôm nay tôi có thể hoàn thành bản báo cáo đề tài tốt nghiệp của mình. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này, chắc chắn không tránh được những sai sót và khuyết điểm, rất mong sự góp ý của thầy cô để bản báo cáo này của tôi được hoàn thiện hơn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Vũng Tàu, ngày 30 tháng 06 năm 2014 Sinh Viên Lê Huy Hoàng -iii- MỤC LỤC TRANG DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH x LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LNG VÀ NGUỒN KHÍ TẠI VIỆT NAM 3 1.1. Tổng quan về Liquefied Natural Gas (LNG) 3 1.1.1. Khái niệm và tính chất của LNG 3 1.1.2. Lịch sử phát triển của LNG 4 1.1.3. Thị trường LNG trên thế giới 5 1.2. Tổng quan nguồn khí Việt Nam 8 1.2.1. Cơ sở hạ tầng 8 1.2.2. Nguồn cung 14 1.2.3. Nhu cầu tiêu thụ khí 17 1.2.4. Khả năng cung cấp khí cho dự án sản xuất LNG 19 CHƯƠNG II. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LNG 24 2.1. Các loại công nghệ sản xuất LNG 24 2.2. Công nghệ một chu trình làm lạnh 25 2.2.1. Chu trình Nitrogen Expander 25 2.2.2. Công nghệ SMR 26 2.3. Công nghệ hai chu trình làm lạnh 28 2.3.1. Công nghệ C 3 MR 28 2.3.2. Công nghệ DMR 31 2.4. Công nghệ ba chu trình làm lạnh 33 2.4.1. Công nghệ AP-X TM 33 2.4.2. Công nghệ CPOC 35 -iv- 2.5. Ðánh giá, lựa chọn công nghệ 37 2.5.1. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ 37 2.5.2. Đề xuất công nghệ sản xuất LNG từ nguồn khí miền Trung 41 CHƯƠNG III. MÔ PHỎNG MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY SẢN XUẤT LNG 43 3.1. Các quá trình chính trong mô hình công nghệ 44 3.1.1. Quá trình xử lý khí đầu vào 44 3.1.2. Quá trình hóa lỏng khí 49 3.1.3. Xử lý các sản phẩm lỏng 50 3.2. Mô hình nhà máy 52 3.2.1. Mô hình công nghệ chung của nhà máy 52 3.2.2. Cụm xử lý sơ bộ khí nguyên liệu 55 3.2.3. Hệ thống hóa lỏng khí 63 3.2.4. Hệ thống xử lý các sản phẩm 71 3.3. Thuyết minh mô hình công nghệ nhà máy LNG 75 CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ MÔ HÌNH KINH TẾ NHÀ MÁY 81 4.1. Cân bằng vật chất 81 4.2. Tính toán mô hình kinh tế của nhà máy 82 4.2.1. Tính toán sơ bộ chi phí phân phối khí miền Trung vào thị trường miền Nam 82 4.2.2. Kết quả tính toán 83 CHƯƠNG V. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH PROPAN 85 5.1. Giới thiệu chu trình làm lạnh 85 5.2. Tính toán chu trình propan 89 5.2.1. Tính toán lưu lượng propan 89 5.2.2. Tính toán năng lượng cho chu trình 91 CHƯƠNG VI. KẾT LUẬN 94 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 -v- DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT C 3 MR Propane precooled Mixed Refrigerant CAPEX Capital Expenditure Tổng vốn đầu tư CNG Compressed Natural Gas Khí tự nhiên nén CPOC ConocoPhillips Optimized Cascade CPP Compression Platform Plant Giàn nén trung tâm DMR Dual Mixed Refrigerant GDC Gas Distriubation Center Trung tâm phân phối khí GPP Gas Processing Plant Nhà máy xử lý khí IRR Internal Rate Of Return Tỷ suất hoàn vốn nội bộ KCN Khu công nghiệp KV Khu vực LPG Liquefied Petroleum Gas Khí dầu mỏ hóa lỏng LNG Liquefied Natural Gas Khí tự nhiên hóa lỏng MR Mixed Refrigerant Dung môi làm lạnh hỗn hợp NGL Natural Gas Liquids OPEX Operational Expenses Chi phí vận hành SMR Single Mixed Refrigerant % wt Phần trăm khối lượng MMBtu Million British Thermal Unit Triệu BTU -vi- DANH MỤC BẢNG TRANG Bảng 1.1. Tiêu chuẩn cho LNG thương phẩm 3 Bảng 1.2. Tổng nhu cầu khí thiên nhiên tại miền Nam năm 2012 17 Bảng 3.1. Thành phần các cấu tử của dòng khí nguyên liệu 43 Bảng 3.2. Tính chất dòng khí nguyên liệu 55 Bảng 3.3. Thành phần dòng khí nguyên liệu 55 Bảng 3.4. Thông số công nghệ tháp tách lỏng 55 Bảng 3.5. Tính chất dòng khí ra 56 Bảng 3.6. Thành phần dòng khí ra 56 Bảng 3.7. Tính chất dòng lỏng ra 56 Bảng 3.8. Thành phần dòng lỏng ra 56 Bảng 3.9. Thông số công nghệ hệ thống màng 57 Bảng 3.10. Tính chất dòng khí tự nhiên sau khi loại CO 2 57 Bảng 3.11. Thành phần dòng khí tự nhiên sau khi loại CO 2 57 Bảng 3.12. Tính chất dòng CO 2 được tách ra 57 Bảng 3.13. Thành phần dòng CO 2 được tách ra 57 Bảng 3.14. Thông số công nghệ tháp hấp thụ khí axit 59 Bảng 3.15. Tính chất dòng DEA dùng để hấp thụ 59 Bảng 3.16. Thành phần dòng DEA dùng để hấp thụ 59 Bảng 3.17. Tính chất dòng khí tự nhiên sau khi làm ngọt 59 Bảng 3.18. Thành phần dòng khí tự nhiên sau khi làm ngọt 59 Bảng 3.19. Tính chất dòng DEA sau khi hấp thụ CO 2 60 Bảng 3.20. Thành phần dòng DEA sau khi hấp thụ CO 2 60 Bảng 3.21. Tính chất dòng khí được thu hồi do bị mất mát từ tháp hấp thụ 60 Bảng 3.22. Thành phần dòng khí được thu hồi do bị mất mát từ tháp hấp thụ 60 Bảng 3.23. Thông số công nghệ tháp nhả hấp thụ 60 Bảng 3.24. Tính chất dòng khí axit được tách ra khỏi dòng DEA 61 -vii- Bảng 3.25. Thành phần dòng khí axit được tách ra khỏi dòng DEA 61 Bảng 3.26. Tính chất dòng dung dịch DEA sau khi được nhả hấp 61 Bảng 3.27. Thành phần dòng dung dịch DEA sau khi được nhả hấp 61 Bảng 3.28. Tính chất dòng bổ sung thêm DEA 61 Bảng 3.29. Thành phần dòng bổ sung thêm DEA 61 Bảng 3.30. Tính chất dòng bổ sung thêm nước 62 Bảng 3.31. Thành phần dòng bổ sung thêm nước 62 Bảng 3.32. Tính chất dòng khí tự nhiên sau khi được loại nước 62 Bảng 3.33. Thành phần dòng khí tự nhiên sau khi được loại nước 62 Bảng 3.34. Tính chất dòng nước được tách ra từ khí tự nhiên 62 Bảng 3.35. Thành phần dòng nước được tách ra từ khí tự nhiên 62 Bảng 3.36. Tính chất dòng khí tự nhiên cần làm lạnh 63 Bảng 3.37. Thành phần dòng khí tự nhiên cần làm lạnh 63 Bảng 3.38. Tính chất dòng khí tự nhiên cần làm lạnh 64 Bảng 3.39. Thành phần dòng khí tự nhiên cần làm lạnh 64 Bảng 3.40. Tính chất dòng khí khô 64 Bảng 3.41. Thành phần dòng khí khô 64 Bảng 3.42. Tính chất dòng MR Cool 65 Bảng 3.43. Thành phần dòng MR Cool 65 Bảng 3.44. Tính chất dòng MR Cold 65 Bảng 3.45. Tính chất dòng khí tự nhiên đi vào hệ thống làm lạnh bằng MR 66 Bảng 3.46. Thành phần dòng khí tự nhiên đi vào hệ thống làm lạnh bằng MR 66 Bảng 3.47. Tính chất dòng khí tự nhiên sau khi trao đổi nhiệt giai đoạn đầu tiên 67 Bảng 3.48. Tính chất dòng LNG sau khi trao đổi nhiệt giai đoạn thứ 2 67 Bảng 3.49. Tính chất dòng LNG sau khi trao đổi nhiệt giai đoạn thứ 3 67 Bảng 3.50. Tính chất dòng LNG sau khi giảm áp xuống áp suất khí quyển 68 Bảng 3.51. Tính chất dòng MR nóng đi vào thiết bị trao đổi nhiệt 68 Bảng 3.52. Tính chất dòng MR sau khi qua giai đoạn làm lạnh đầu tiên 68 Bảng 3.53. Tính chất dòng MR sau khi qua giai đoạn làm lạnh thứ 2 68 -viii- Bảng 3.54. Tính chất dòng MR sau khi qua giai đoạn làm lạnh thứ 3 69 Bảng 3.55. Tính chất dòng MR làm lạnh cho giai đoan thứ 3 69 Bảng 3.56. Tính chất dòng MR làm lạnh cho giai đoan thứ 2 69 Bảng 3.57. Tính chất dòng MR làm lạnh cho giai đoan đầu tiên 69 Bảng 3.58. Tính chất dòng MR sau khi làm lạnh cho khí tự nhiên 70 Bảng 3.59. Tính chất dòng bổ sung dung môi làm lạnh hỗn hợp 70 Bảng 3.60. Thành phần dòng bổ sung dung môi làm lạnh hỗn hợp 70 Bảng 3.61. Thông số công nghệ máy nén cấp 1 để nén dòng MR 70 Bảng 3.62. Thông số công nghệ máy nén cấp 2 để nén dòng MR 70 Bảng 3.63. Tính chất sản phẩm LNG thương phẩm 71 Bảng 3.64. Thành phần sản phẩm LNG thương phẩm 71 Bảng 3.65. Tính chất dòng khí giàu N 2 71 Bảng 3.66. Thành phần dòng khí giàu N 2 71 Bảng 3.67. Tính chất dòng khí Nitơ sau khi thu hồi lượng metan 72 Bảng 3.68. Thành phần dòng khí Nitơ sau khi thu hồi lượng metan 72 Bảng 3.69. Tính chất dòng Metan được thu hồi từ dòng giàu Nitơ 72 Bảng 3.70. Thành phần dòng Metan được thu hồi từ dòng giàu Nitơ 72 Bảng 3.71. Thông số công nghệ tháp DeButhane 73 Bảng 3.72. Tính chất dòng nạp liệu vào đỉnh tháp 73 Bảng 3.73. Thành phần dòng nạp liệu vào đỉnh tháp 73 Bảng 3.74. Tính chất dòng đỉnh tháp DeButhane 74 Bảng 3.75. Thành phần dòng đỉnh tháp DeButhane 74 Bảng 3.76. Tính chất dòng đáy tháp DeButhane 74 Bảng 3.77. Thành phần dòng đáy tháp DeButhane 74 Bảng 4.1. Cân bằng lượng khí đầu vào và đầu ra của nhà máy 81 Bảng 4.2. Các thông số giả định của nhà máy sản xuất LNG 82 Bảng 4.3. Các chỉ tiêu của mô hình 83 Bảng 4.4. Tổng chi phí phân phối khí miền trung vào miền Nam theo phương án sản xuất LNG 84 -ix- Bảng 5.1. So sánh các thông số của chu trình propan giữa kết quả tính toán và kết quả trong mô hình hysys 93 Bảng 5.2. Các thông số của chu trình propan theo tính toán 93 [...]... sản xuất LNG từ nguồn khí tự nhiên tại miền Trung, LNG này sẽ được vận chuyển vào miền Nam và cung cấp bổ sung cho thị trường miền Nam [2] Báo cáo này được chia làm 6 chương: - Chương I: Tổng quan về LNG và nguồn khí tại Việt Nam - Chương II: Lựa chọn công nghệ để sản xuất LNG - Chương III: Mô phỏng mô hình công nghệ nhà máy sản xuất LNG - Chương IV: Tính toán cân bằng vật chất và Mô hình kinh tế nhà. .. 2.8 Mô hình AP-XTM đơn giản 34 Hình 2.9 Mô hình công nghệ CPOC 36 Hình 2.10 So sánh hiệu suất năng lượng giữa các công nghệ 38 Hình 2.11 So sánh công suất nhà máy của các công nghệ 39 Hình 2.12 Tỷ lệ theo công suất của các công nghệ sản xuất LNG (2011) 40 Hình 3.1 Sơ đồ khối các quá trình chính của mô hình 44 Hình 3.2 Mô hình thiết bị màng 47 Hình. .. 22 Hình 2.1 Mô hình công nghệ một chu trình làm lạnh 25 Hình 2.2 Chu trình Nitrogen Expander 26 Hình 2.3 Mô hình đơn giản của quá trình SMR 27 Hình 2.4 Mô hình công nghệ hai chu trình làm lạnh 28 Hình 2.5 Mô hình đơn giản của chu trình C3MR 29 Hình 2.6 Mô hình cơ bản của quá trình DMR 32 -x- Hình 2.7 Mô hình công nghệ ba chu trình làm lạnh 33 Hình. .. dẫn khí PM3 – Cà Mau vận chuyển nguồn khí từ lô PM3– CAA về Cà Mau với sản lượng khí đưa vào bờ khoảng 2 tỷ m3 khí/ năm cung cấp khí cho các nhà máy điện Cà Mau 1&2 và Nhà máy Đạm Cà Mau Quy mô 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 inch Hệ thống này đã hoàn thành và đi vào hoạt động từ năm 2007 Nhu cầu tiêu thụ khí trung bình của nhà máy. .. phương án LNG Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 23 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa 2010 - 2014 Trường ĐHBRVT CHƯƠNG II LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LNG 2.1 Các loại công nghệ sản xuất LNG [15] Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) là khí tự nhiên trong trạng thái lỏng ở áp suất khí quyển và nhiệt độ là -162oC Giảm được khoảng 600-625 lần về thể tích so với khí tự nhiên ở điều kiện... vực miền Trung: Giai đoạn sau 2020, khu vực này sẽ được cung cấp khí từ các mỏ khí tiềm năng, lượng khí này sau khi cung cấp cho nhu cầu thị trường khí miền Trung như sản xuất điện, khách hàng công nghiệp thì dự báo vẫn còn thừa khoảng 4-5 tỷ m3/năm Lượng khí thừa hiện nay vẫn chưa có kế hoạch tiêu thụ cụ thể và là đối tượng nghiên cứu trong báo cáo này: lượng khí này sẽ được dùng để sản xuất LNG và LNG. ..DANH MỤC HÌNH TRANG Hình 1.1 Kim ngạch xuất nhập khẩu LNG của các nước từ năm 1980 đến 2011 5 Hình 1.2 Lượng LNG xuất khẩu của các nước năm 2011 6 Hình 1.3 Lượng LNG nhập khẩu của các nước trong năm 2011 7 Hình 1.4 Giá LNG trung bình tháng 1 từ năm 2007 – 2013 7 Hình 1.5 Bể Sông Hồng 8 Hình 1.6 Các bể KV Nam Trung bộ 10 Hình 1.7 Sản lượng cung cấp khí Cửu Long... Mô hình làm lạnh bằng Propan 49 Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ chung 54 Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống loại khí axit bằng DEA 58 Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống làm lạnh bằng Propan 63 Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống làm lạnh và hóa lỏng khí tự nhiên 66 Hình 5.1 Sơ đồ quy trình làm lạnh và giản đồ P-H 85 Hình 5.2 Mô hình hệ thống làm lạnh với ba giai đoạn 89 Hình 5.3 Mô hình. .. điện Cà Mau 1&2 và Nhà máy Đạm Cà Mau khoảng hơn 2 tỷ m3/năm Do đó, từ sau năm 2014, nguồn khí cấp cho Nhà máy điện Cà Mau 2 sẽ được lấy từ hệ thống đường ống Lô B – Ô Môn * Hệ thống vận chuyển khí Lô B – Ô Môn: Hệ thống vận chuyển khí Lô B – Ô Môn dự kiến sẽ được đưa vào vận hành từ 2018 với công suất thiết kế khoảng 6,4 tỷ m3/năm với mục đích: - Đảm bảo khả năng vận chuyển khí Lô B và các mỏ tiềm... cung cấp khí nên chưa có nhà máy nào sử dụng nguồn khí này trong sản xuất công nghiệp Theo “Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030”, dự kiến sau năm 2020 khu vực miền Trung sẽ phát triển một nhà máy nhiệt điện khoảng 1.350 MW, tiêu thụ khoảng 1,3 tỷ m3 khí/ năm 1.2.4 Khả năng cung cấp khí cho dự án sản xuất LNG Định hướng về khả năng cung cấp khí ở từng khu . vận chuyển và bảo quản. Hiện nay, có nhiều cách để vận chuyển khí tự nhiên từ nơi khai thác đến nơi tiêu thụ như sử dụng đường ống dẫn khí, nén hay hóa lỏng khí tự nhiên. Việc vận chuyển khí. hóa lỏng (LNG) có thể được vận chuyển dễ dàng bằng tàu như các sản phẩm lỏng khác (xăng, dầu,…), tiết kiệm được chi phí so với việc làm đường ống hoặc vận chuyển khí dưới dạng CNG khi thị trường. lần đầu tiên tại Cleveland bang Ohio vào năm 1941 và nó được chứa trong các bồn ở áp suất khí quyển. Vào tháng 01 năm 1959, tàu chở LNG đầu tiên The Methane Pioneer đã vận chuyển 7000 thùng