Đồ án chưng cất nhiệt độ thấp

Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I, Giới thiệu chung khí tự nhiên khí đồng hành 1, Thành phần tính chất chung khí tự nhiên khí đồng hành .3 2, Lịch sử phát triên khí tự nhiên .4 II,Các phương pháp chế biến khí tự nhiên khí đồng hành 1, Chuẩn bị để chế biến .6 2, Phương pháp chế biến khí phương pháp ngưng tụ .8 3, Chế biến khí phương pháp hấp thụ 4, Chế biến khí phương pháp chưng cất III,Cơ sở hóa lý trình ngưng tụ nhiệt độ thấp 10 1, Khái niệm trình chưng cất 10 2, Sơ đồ chưng cất chung nhà máy 12 IV,Các công nghệ chưng cất nhiệt độ thấp 13 1,Tháp chưng- bốc .13 2, Tháp chưng- ngưng tụ 14 3, CNT có đường đưa nguyên liệu vào tháp 15 4, CNT có tua bin giãn nở khí 16 V, Các thiết bị .17 1, Thiết bị nén 18 2, Thiết bị phân tách lỏng 18 3, Tháp chưng cất 20 VI, Phân tích lựa chọn công nghệ 24 TÍNH TOÁN 27 1, Phân tích lựa chọn nguyên liệu 27 2, Mô phần mềm hysys 7.3 27 3, Kết tính toán 30 KẾT LUẬN .36 TÀI LIỆU THAM KHẢO .37 Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp LỜI MỞ ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam ngành phát triển 20 năm chiếm phần quan trọng phát triển đất nước Đặc biệt ngành công nghiệp chế biến dầu khí Đây tiền đề để phát triển ngành công nghiệp quan trọng đất nước Cùng với trình khai thác chế biến dầu thô, ngành công nghiệp chế biến khí phát triển mạnh mẽ Sản phẩm nhà máy chế biến khí Việt Nam khí khô thương phẩm, LPG condensate Trong có hai loại sản phẩm LPG Condensate tận dụng triệt để mang lại hiệu kinh tế mang lại hiệu kinh tế cho quốc gia Sản phẩm khí khô thương phẩm mà thành phần chủ yếu khí metan etan, phần lớn dùng làm nhiên liệu cho nhà máy điện, chiếm 85 – 90% sản lượng khí, có giá trị kinh tế thấp Trong đó, lượng khí dùng làm nguyên liệu cho nhà máy đạm Cà Mau đạm Phú Mỹ, chiếm 6% Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, từ khí tự nhiên khí đồng hành người ta sản xuất nhiều sản phẩm khác như: rượu, axeton, NH3, phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp… ứng dụng nhiều ngành như: mỹ phẩm, dệt may, đồ gia dụng… phục vụ cho công nghiệp đời sống nhân dân Chính lợi ích to lớn mà nghành dầu khí nói chung ngành chế biến khí nói riêng đem lại việc đầu tư phát triển công nghiệp ngành công nghiệp mũi nhọn hướng đảng nhà nước ta nhằm thúc đẩy kinh tế cải thiện đời sống nhân dân Trong phạm vi đồ án ta nghiên cứu phương pháp chế biến khí phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp, phương pháp vừa đơn giản mà cho hiệu cao, tiết kiệm lượng, có tính khả thi Việt Nam PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp I, Giới thiệu chung khí tự nhiên khí đồng hành 1, Thành phần tính chất chung khí tự nhiên khí đồng hành(1) Những cấu tử khí tự nhiên khí đồng hành là: metan, etan , propan, butan (normal izo) Khí tự nhiên khai thác từ mỏ khí,còn khí đồng hành khai thác từ mỏ dầu đồng thời với trình khai thác dầu mỏ.Trong khí tự nhiên thành phần chủ yếu metan (chiếm đến 98% thể tích) Các mỏ khí tự nhiên túi khí nằm sâu mặt đất Khí đồng hành nhận từ mỏ dầu với trình khai thác dầu mỏ Trong thành phần khí đồng hành cấu tử metan có etan, propan, butan hydrocacbon nặng với hàm lượng đáng kể Thành phần cấu tử khí thay đổi phạm vi rộng tùy theo mỏ dầu khai thác Ngoài thành phần khí tự nhiên khí đồng hành có H2O, H2S, hợp chất chứa lưu huỳnh, S, N2 heli Người ta phân loại khí theo hàm lượng hydrocacbon từ propan trở lên Khí giàu propan, butan hydrocacbon nặng (trên 150g/m3) gọi khí béo (khí dầu) Từ khí người ta chế xăng khí, khí hóa lỏng LPG hydrocacbon cho công nghệ tổng hợp hữu Còn khí chứa hydrocacbon nặng (từ propan trở lên, mức 50g/m3) gọi khí khô (khí gầy), sử dụng làm nhiên liệu cho công nghiệp đời sống, làm nguyên liệu cho công nghệ tổng hợp hữu cơ, nguyên liệu cho sản xuất phân đạm, sản xuất etylen, axetylen, etanol… Trữ lượng khí nước ta phát ước tính vào khoảng 1.300 tỷ m3 khối khí Trữ lượng phân bố toàn lãnh thổ chủ yếu bể Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Ma Lay – Thổ Chu Mỏ Thành phần Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Bạch Hổ (lô 09) Rồng (lô 09) Khí tự Rạng đông (lô 09) Khí đồng hành Page Ruby (lô 09) Đồ án chuyên nghành 76,82 11,87 5,98 1,04 0,32 0,50 1,00 - Metal C1 Etan C2 Propan C3 Butan C4 Condensat C5+ N2 CO2 H2 S chưng cất nhiệt độ thấp 84,77 7,22 3,46 1,70 1,30 - 76,54 6,89 8,25 0,78 0,50 - 77,62 10,04 5,94 2,83 0,97 0,33 0,42 - 78,02 10,67 6,70 1,74 0,38 0,60 0,07 - Bảng 1.1(1-14): Thành phần khí bể Cửu Long (% theo thể tích) Mỏ Thành phần Metal C1 Etan C2 Propan C3 Butan C4 Condensat C5+ N2 CO2 H2 S Heli Hugoton Austin Deep Lake Carthage Earth 71,51 7,0 4,4 0,99 0,02 15,50 0,58 79,74 9,10 2,80 0,50 0,16 7,30 0,4 98,5 0,87 0,17 0,06 0,10 0,30 - 90,06 4,05 1,51 1,11 0,74 1,83 0,70 - 92,76 3,03 1,36 0,80 1,64 0,41 - Bảng 1.2(1-14): Thành phần khí số bể nước Mỹ 2, Lịch sử phát triên khí tự nhiên Khí tự nhiên phát từ thời cổ đại Trung Đông Hàng ngàn năm trước, ý đến xuất lửa cháy không tắt sét đánh nơi khí rò rỉ Tại Persia, Hy Lạp Ấn Độ, họ xây dựng đền thời xung quanh nơi để phục vụ tôn giáo.Tuy nhiên, giá trị lượng Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp suốt kỉ 19, khí tự nhiên hầu hết dùng để chiếu sáng chỗ khó khăn việc vận chuyển đường dài Đến năm 1890 với phát minh chống rò rỉ khớp ống nối dẫn đến thay đổi quan trọng Nhưng phải đến tận năm 1920, với phát triển công nghệ đường ống, vận chuyển khí tự nhiên đường dài đưa vào thực tế Tuy nhiên, sau Chiến tranh Thế giới thứ II khí thiên nhiên phát triển mạnh mẽ tiến hệ bồn chứa vận chuyển khí Nước Nga nước có trữ lưỡng khí lớn giới, chiếm khoảng 23,9% Cho đến năm 2010, tổng sản lượng khí đạt khoảng 588,9 tỉ m3 khí Trong khoản 1/3 dùng để xuất sang châu Âu nước SNg Nguồn lợi thu từ việc xuất dầu khí vô to lớn chiếm đến 25% GDP nước Nga Ở Mỹ, khí đốt có vai trò quan trọng chiếm 23% tổng lượng sử dụng Từ etan chế biến 40% etylen phục vụ cho sản xuất nhựa tổng hợp, oxit etylen, chất hoạt động bề mặt, nhiều sản phẩm bán sản phẩm hóa học khác Ngoài từ khí tự nhiên khí đồng hành, sau làm chế biến khí người ta nhận lượng lớn lưu huỳnh, heli số sản phẩm vô khác phục vụ cho nhiều ngành kinh tế quốc dân Mỹ Canada hai nước đứng đầu sản xuất heli, sản phẩm quan trọng công nghệ nghiên cứu vũ trụ, nghiên cứu kỹ thuật thâm lạnh, sắc ký không ý tận năm 900 TCN, người Trung Quốc khoan giếng khí tự nhiên vào năm 211TCN Tại Châu Âu, khí tự nhiên đến phát Anh vào năm 1659, đến tận 1790 thương mại hóa Năm 182 Fredonia, Mỹ người dân phát thấy bọt khí lên lạch Wiliam Hart, coi cha đẻ ngành khí thiên nhiên, đào giếng khí Bắc Mỹ Trước đây, khí thiên nhiên phát hệ trình thăm dò dầu thô Khí tự nhiên coi sản phẩm không mong muốn, trình khoan dầu gặp phải mỏ khí, công nhân phải dừng khoan để khí tự thoát Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp Cho đến tận năm 70 kỉ trước, khủng hoảng dầu mỏ xảy khiến khí tự nhiên trở thành nguồn lượng quan trọng bậc giới Trong năm gần nước Trung đông (Iran, Arapxeut, Beren ) d ự định hoàn thành chương trình khai thác, chế biến vận chuyển khí đồng hành với tổng giá trị khoảng 33 tỉ USD Người ta nghĩ điều cho phép xuất khoảng 46 triệu LPG năm Riêng Việt Nam ngành dầu khí nước ta hình thành phát triển với tiềm khí phong phú, tiền đề quan trọng để ngành công nghiệp phát triển Cho đến Việt Nam khai thác mỏ dầu mỏ dầu khí, hình thành cụm khai thác dầu quan trọng: - Cụm mỏ thứ : nằm vùng đồng Bắc Bộ gồm nhiều mỏ khí nhỏ, có Tiền Hải “C”, trữ lượng khoảng 250 m3/khí, bắt đầu khai thác từ tháng 12 năm 1981với 450 triệu m3/khí phục vụ cho công nghiệp địa phương nguồn nguyên liệu cho công nghiệp khí tỉnh phía Bắc - Cụm mỏ thứ hai: thuộc vùng biển Cửu Long, gồm chứa mỏ dầu : Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Rubi cụm quan trọng nay, cung cấp 96% sản lượng dầu toàn quốc - Cụm mỏ thứ ba: vùng biển Nam Côn Sơn gồm mỏ dầu Đại Hùng khai thác mỏ khí phát khu vực xung quanh Lan Tây, Lan Đỏ, Hải Thạch, Mộc Tinh mỏ dầu khí Rồng Đôi Tây … chuẩn bị đưa vào khai thác - Cụm mỏ thứ tư : thềm lục địa Tây Nam bao gồm mỏ Bungakclwa Cái Nước khai thác dầu, mỏ Bunga Orkid, Bunga Parkma, Bunga Rây khu vực thỏa thuận thương mại Việt Nam – Malaysia khu khai thác cung cấp khí lớn thứ hai sở đảm bảo phát triển khu công nghiệp dầu khí Cà Mau – Cần Thơ Với tiềm khí phong phú vậy, Viêt Nam có nhiều điều kiện phát triển công nghiệp khai thác chế biến khí thúc đẩy mạnh kinh tế đưa đất nước ta lên tầm cao II, Các phương pháp chế biến khí tự nhiên khí đồng hành 1, Chuẩn bị để chế biến Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp Khí sau khai thác cấu tử hydrocacbon parafin chứa tạp chất như: bụi, nước, khí trơ, CO2, H2S hợp chất hữu lưu huỳnh Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp Trước đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tiến hành loại bỏ tạp chất kể trình tách bụi, tách nước khí axít Có nhiều phương pháp loại bỏ học như: - Làm khí phương pháp lắng - Làm khí phương pháp ướt - Làm khí phương pháp lọc - Làm khí phương pháp điện trường Các phương pháp có nhiều ưu nhược điểm: - Đối với phương pháp lắng tác dụng trọng lưc thiết bị cồng kềnh, hiệu thấp, đơn giản thông dụng - Đối với phương pháp lọc tác dụng lực ly tâm thiết bị gọn hơn, song lọc hoàn hảo đối vơí hạt nhỏ, phương pháp tốn nhiều lượng - Đối với phương pháp làm ướt khí làm nguội bão hào nước nên số trường hợp không dùng Đối với phương pháp điện trường có ưu điểm cả: - Độ cao: 90-99% - Năng lượng tiêu hao - Trở lực không 3-5 mm cột nước - Tiến hành nhiệt độ cao, môi trường ăn mòn hoá học - Có thể tự động hoá khí hoá hoàn toàn - Nhưng có nhược điểm tiền chi phí cao tiêu hao điện lớn Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp Sự có mặt nước khí tạo hydrat, cản trở trình vận hành thiết bị trình chế biến khí ( bơm, quạt, máy nén…) Để hạn chế tác hại tượng này, khí cần dehydrat cách sấy khí trộn thêm vào khí tác nhân ức chế trình tạo hydrat Mục đích trình sấy khí hay dùng chất ức chế tạo hydrat tách bớt lượng nước tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp so với nhiệt độ cực tiểu mà khí vận chuyển hay chế biến Có nhiều phương pháp để sấy khí: - Sấy khí phương pháp hấp thụ - Sấy khí phương pháp hấp phụ - Sử dụng chất ức chế trình tạo hydrat Để làm khí khỏi H2S, CO2 hợp chất hữu chứa lưu huỳnh ta thường sử dụng dung môi hữu sau: - Làm dung môi Alknol amin - Làm dung môi vật lý dung môi tổng hợp 2, Phương pháp chế biến khí phương pháp ngưng tụ Tiến hành chế biến khí phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp từ -25oC đến -35oC áp suất cao 3,0 – 4,0 Mpa Đây coi phương pháp có hiệu kinh tế để chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Khí đồng hành từ xí nghiệp khai thác dầu nén máy nén khí sau làm lạnh đưa vào thiết bị sấy khí để tách ẩm đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt làm nguội sau khí đưa đến thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp Tại đó, khí nén làm lạnh tới nhiệt độ âm cần thiết, sau hỗn hợp khí đưa sang phận tách khí, lúc phần hydrocacbon ngưng tụ tách Sau nén làm lạnh hỗn hợp khí bị tách thành hai phần: Phần ngưng tụ (gọi condesat) bậc nén làm lạnh Khí đồng hành Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page Đồ án chuyên nghành chưng cất nhiệt độ thấp bơm từ thùng chứa qua phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan Tại phân đoạn Vũ Văn Quảng- KTHH2-K57 Page 10 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp Thiết bị đun sôi đáy tháp + Thiết bị đun sôi hay gia nhiệt đáy tháp thường dùng để cấp nhiệt cho tháp chưng cất công nghiệp,đặt vị trí đáy tháp Có dạng Reboiler : - Thermosiphon without baffles with baffles - Dạng Kettle : mặc định (qui chuẩn) - Dạng “one through” Bảng dạng thiết bị đun sôi thiết bị trao đổi nhiệt(5-233): Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 26 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp -Hai loại phổ biến thường dùng VI-Phân tích lựa chọn công nghệ *Lựa chọn nguồn cung cấp cho nhà máy chế biến khí Dựa trữ lượng, tiềm khai thác, thành phần mỏ khí, phạm vi thiết kế đồ án ta chọn nguồn nguyên liệu từ bể Cửu Long Cụ thể sau: a) Trữ lượng, tiềm khai thác: + Nguồn cung khí từ bể Cửu Long gồm mỏ: Bạch Hổ, cụm mỏ Rồng/Đồi Mồi, Sư Tử Đen/Sư Tử Vàng, Sư Tử Trắng (khai thác thử), Rạng Đông, Ruby,Phương Đông, Tê Giác Trắng, Cá Ngừ Vàng, Hải Sư Trắng/Hải Sư Đen.Hiện bể Cửu Long đánh giá cao tiềm phát triển + Nhu cầu tiêu thụ: Thị trường tiêu thụ khí thiên nhiên Việt Nam tập trung hai khu vực Đông Nam Bộ Tây Nam Bộ Nguồn khí Cửu Long Nam Côn Sơn cung cấp cho chín nhà máy nhiệt điện khu vực Bà Rịa, Phú Mỹ, Nhơn Trạch, Hiệp Phước với tổng sản lượng trung bình khoảng 6,93 tỷ m3/năm Ngoài ra, đơn vị sử dụng khí cho sản xuất phân đạm có nhà máy Đạm Phú Mỹ với nhu cầu tiêu thụ trung bình khoảng 0,6 tỷ m3/năm b, Thành phần khí bể Cửu Long ( theo % thể tích) - Thành phần chủ yếu Metan hàm lượng CO2 H2S ít.Là khí ngọt,rất thuận lợi cho trình chế biến khâu xử lí tốn thời gian chi phí Làm giảm giá thành sản phẩm đầu có lợi mặt kinh tế -Tùy theo thành phần mỏ khí tiêu kinh tế kĩ thuật mà người ta lựa chọn mỏ khí khác sử dụng cho công nghệ chế biến khác Cụ thể dựa vào hàm lượng C3+ có mỏ khí Với hàm lượng C3+ < 250 g/m3 thích hợp công nghệ NNT, với C3+ từ 250400 sử dụng công nghệ HNT NNT , với hàm lượng C3+ > 400g/m3 công nghệ thích hợp công nghệ CNT Mỏ Bạch Hổ Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Rồng(lô 09) Rạng đông Ruby Page 27 Đồ án chuyên ngành Thành phần Metan(C1) Etan (C2) Propan(C3) Butan(C4) Condensat N2 CO2 H2S (lô 09) 76,82 11,87 5,980 1,040 0,320 0,500 1,000 - Chưng cất nhiệt độ thấp khí tự đồng hành 84,77 7,220 3,460 1,700 1,300 - 76,54 6,890 8,250 5,780 2,54 - (lô 09) 77,62 10,04 5,940 2,830 0,970 0,330 0,420 - (lô 01) 78,02 10,67 6,700 1,740 0,380 0,600 0,070 - Bảng 1.3(1-14) Thành phần số mỏ khí Việt Nam Sơ đồ NNT Khả tách C3, % Khả tách C3+, % Lượng lạnh, 106 kJ/h Lương nhiệt, 106 kJ/h Hydrocacbon nặng, 103 tấn/năm Tiêu hao lượng, kW/h 76,0 83,2 52,5 46,0 780,18 30,5 Sơ đồ CNT đầu vào 66,3 79,2 39,2 34,4 174,35 24,2 Sơ đồ CNT hai đầu vào 73,1 82,3 39,2 35,6 180,18 23,2 Bảng 1.3 So sánh tiêu kỹ thuật sơ đồ Từ số liệu đưa thấy rằng, lượng hydrocacbon nặng nhận nhiều từ sơ đồ NNT, từ sơ đồ CNT đầu vào Tất tiêu kỹ thuật sơ đồ CNT hai đầu vào tốt sơ đồ có đầu vào Như vậy, trường hợp yêu cầu nhận sản phẩm propan hydrocacbon nặng chế biến khí béo sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp có hai đầu vào thích hợp Phương pháp chế biến khí chưng cất nhiệt độ thấp đem lại hiệu cao tách cấu tử định sẵn Phương pháp phù hợp với điều kiện chế biến khí béo đồng hành với suất công nghệ triệu m 3/ngày, hệ số tách cấu tử 75% propan hydrocacbon nặng Mặt khác với phương pháp mang lại hiệu cao đặc biệt tình hình kinh tế đất nước ta công nghệ chế biến khí đơn giản, khả thi Đề tài nghiên cứu phương pháp chế biến khí sử dụng sơ đồ công nghệ CNT có hai đường nguyên liệu vào tháp Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 28 Đồ án chuyên ngành II Chưng cất nhiệt độ thấp VII V I IV VI III Hình 2.4 Lựa chọn công nghệ CNT có hai đường đưa nguyên liệu vào Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị bay propan Thiết bị tách hai pha Bơm Tháp chưng Thiết bị đun nóng đáy tháp Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 I.Khí nguyên liệu II.Khí khô III Phân đoạn hydrocacbon nặng IV.DEG thu hồi V DEG 98% VI chất tải nhiệt VI.propan lỏng Page 29 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp -Ưu điểm sơ đồ chưng cất đường nguyên liệu vào tháp: + Quá trình tận dụng ưu điểm phương pháp chưng bốc chưng ngưng tụ nên mặt nhiệt động sơ đồ thích hợp cho nức độ tách cao.Vừa có trình phân tách bay nguyên liệu vào tháp, vừa có trình phân tách ngưng tụ đỉnh tháp hồ lưu lại + Quá trình tận dụng nhiệt vừa trực tiếp ( trộn với dòng khí khô có nhiệt độ thấp ) ,vừa gián tiếp ( trao đổi nhiệt với dòng khí khô bên ) nên tận dụng lượng tốt tiết kiệm lượng ( khoảng 10 % lượng so với chưng bốc ) + Quá trình này, nguyên liệu chia làm dòng nên trình thực nhiệt độ cao phương pháp khác PHẦN II TÍNH TOÁN Phân tích lựa chọn nguồn nguyên liệu -Với khí béo: >400 g/m3 Sử dụng công nghệ CNT tốt mà đảm bảo mức độ tách tính kinh tế công nghệ tiết kiệm lượng, khí thông thường giảm mức độ tách hàm lượng C2 nhiều nhiên với khí béo hàm lượng C2 ảnh hưởng đến tháp chưng Với mục đích tách C3+ mức độ cho phép, không cần thiết phải tách sơ giúp giảm lượng tiêu thụ -Với điều kiện tính chất công nghệ CNT ta vừa phân tích ta chọn nguyên liệu khí đồng hành từ mỏ Rồng với thông số ban đầu sau: - Năng suất : 10000 m3 /ngày ( tương đương 3600000m3/năm ) - Áp suất : 1MPa - Nhiệt độ: 40oC - Thành phần thông số hỗn hợp khí : Cấu tử Phần mol Metan C1 0.7654 Etan C2 0.0689 Propan C3 0.0825 Butan C4 0.0578 Condensat C5+ 0.0254 Từ số liệu bảng ta có = 9.2 Kg/m3  Hàm lượng C3+= 1500g/m3 thuận lợi cho CNT 2.Mô công nghệ phần mềm HYSYS(2) a.Xây dựng sở mô Nhập thông tin giao diện Simulation Basic Manager Property Package Components Peng-Robinson CH4, Ethane, Propane, n-Butane Thiết lập cấu tử C5+ với thông số sau: Molecular weight Normal Boiling Pt (C) 86,18 68,75 b.Xây dựng lưu trình Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 30 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp Thiết lập dòng nguyên liệu với thông tin sau đây: Name Temperature Pressure Molar Flow Nguyen lieu 40oC 1MPa 10000m3/_day(gas) Component Mole Fraction Metan C1 Etan C2 0.7654 0.0689 Propan C3 0.0825 Butan C4 C5+ 0.0578 0.0254 Thiết lập case mô sau: Hình 3.1 Mô trình chế biến khí phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp có hai đường nguyên liệu vào tháp Dòng Nguyen lieu trước vào chế biến đưa qua thiết bị tách nước Dòng Khi sau khỏi thiết bị có nhiệt độ 40 oC, áp suất 1MPa, đưa vào May nen nén tới áp suất 3.5 MPa Dòng Khi nen khỏi máy nén, đưa vào thiết bị làm mát không khí Lam mat kk Dòng không khí có nhiệt độ 25oC, áp suất 1atm Dòng khí làm mát đến 60oC Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 31 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp Dòng khí làm mát phân tách thành hai dòng 1.2 1.1 thiết bị TEE với tỉ lệ Flow Ratios 0.6 0.4 Dòng 1.2 đưa vào đĩa thứ Tháp chưng Dòng 1.1 dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt TDN, làm lạnh đến 7.5oC, áp suất 3.5MPa, dòng khỏi thiết bị đưa vào thiết bị MIX để hỗn hợp với dòng sản phẩm đỉnh Dòng khí sau trộn khỏi thiết bị MIX, có nhiệt độ -25oC, áp suất 3,5MPa, làm lạnh thiết bị làm lạnh propan Lam lanh, đến -27oC, vào thiết bị phân tách lỏng Thap tach Tại hỗn hợp khí lỏng phân tách riêng biệt Dòng khí 5.1 áp suất 3,5MPa, nhiệt độ -27cC, dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt TDN với dòng 1.2 Sản phẩm Khí khô 3,5MPa, 20oC dẫn Dòng lỏng 5.2 bơm vận chuyển vào đĩa Tháp chưng Tháp chưng làm việc áp suất 3.5MPa, nhiệt độ đỉnh tháp -27 oC, nhiệt độ đáy tháp gia nhiệt thiết bị đun sôi đáy tháp đến 100oC Để tuần hoàn, dòng khí sản phẩm đỉnh đưa qua thiết bị Recycle đưa vào thiết bị MIX để trộn với dòng Thiết lập Tháp chưng 6: Conections Top Product Phase Vapour Inlet Overhead Vapour San phẩm đỉnh Bottoms Hydrocacbon nặng Reboiler Duty Đun nóng Parameters Light Key in Bottoms Ethane 0.01 Heavy Key in Distillate Propane 0.01 Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 32 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp Top Pressure 3,5MPa Reboiler Pressure 3,5MPa External Reflux Ratio Số đĩa thực tế Vị trí đĩa nạp liệu Lưu lượng sản phẩm đáy Kết tính toán 12 939.4 kgmole/h phần mềm mô HYSYS a , số liệu thiết bị dòng sản phẩm -Thiết bị tách pha (V100) -Thiết bị làm lạnh( E100) -Thiết bị trao đổi nhiệt (E101) Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 33 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp -Thiết bị nén khí dòng nguyên liệu đầu *Tháp chưng Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 34 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp -Dòng sản phẩm đỉnh tháp chưng cất *Thiết lập kích thước tháp chưng -Trên công cụ Tool vào phần công cụ tiện ích Utilities sau chọn công cụ tính kích thước chung tháp Tray sizing vào select TS chọn tháp chưng T100, chọn Auto section để chọn loại tháp Vào phần Performance để xem thông số kích thước tháp chưng - Trong tháp chưng thiết lập với tháp đệm: Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 35 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp + Đường kính tháp: 1560 mm + Chiều cao đoạn chưng : 3330 mm + Chiều cao đoạn luyện : 2000 mm + Chiều cao toàn tháp : 8810 mm B, cân vật chất cân lượng 1, cân chung trình Dòng vào Nguyên liệu Thành phần Nhiệt độ (oC) Áp suất (MPa) Thông số Lưu lượng mole (kgmole/h) Lưu lượng khối lượng (kg/h) Metan Thành Etan phần mole Propan Butan C5+ Metan Lưu lượng Etan khối lượng Propan (kg/h) Butan C5+ Tổng Metan Lưu lượng Etan mole Propan (kgmole/h) Butan C5+ Tổng 1.000 40 1.0 6594.5 Dòng Khí khô Hydrocacbon nặng 1.000 0.000 20 127.9 3.5 3.5 5670.0 924.5 155209 102652 524557 0.7654 0.0689 0.0825 0.0578 0.0254 80970,69 13661,79 23989,41 22153,37 14434,33 155209,59 0.8900 0.0786 0.0242 0.0069 0.0003 80963.17 13383,69 6049,54 2261.87 156.57 102652.62 0.0005 0.0100 0.4401 0.3702 0.1792 7,52 278,10 17939,87 19891,50 14277,76 52556,97 5047,14 454,33 544,01 381,14 167,49 5047,05 445,70 137,19 38,91 1,82 6594.79 5670.26 0,09 8,63 406,82 342,23 167,67 924,53 Bảng Cân chung trình - Lưu lượng C3+ dòng Nguyên liệu : 914.72 kgmole/h Lưu lượng C3+ dòng Hydrocacbon nặng : 1092.64 kgmole/h Hiệu suất tách C3+=83.72% 2, cân tháp chưng Trên công cụ Tool vào phần công cụ tiện ích Utilities sau chọn công cụ tính cân vật chất cân lượng Property balance vào scope objects chọn multi Hook, vào set up chọn insert Variable cân vật chất theo mass Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 36 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp flow để xem kết tính toán cân vật chất cân lượng ấn vào Balance results Kết cuối in bảng sau: 3, cân thiết bị trao đổi nhiệt E101 4, Cân thiết bị phân tách pha V100 Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 37 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp 5, Cân thiết bị cooler E101 KẾT LUẬN Khí đồng hành mỏ Rồng khí béo, có hàm lượng C3+ cao (1500 g/m3) nên có tính kinh tế cao đưa vào sản xuất thương mại Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 38 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp Với hàm lượng C3+ vậy, cộng với điều kiện kinh tế nước ta, sơ đồ công nghệ chế biến khí đạt hiệu kinh tế công nghệ chưng cất nhiệt độ thấp với đường nguyên liệu vào Đã mô sơ đồ chế biến khí phần mềm mô HYSYS 7.3 Ta thu kết hiệu suất tách C3+ đạt 83,72% Với lưu lượng 10000 m3 khí /ngày, lượng C3+ thu khoảng 270 m3/ngày Quá trình chế biến khí đồng hành mỏ Rồng thu lượng lớn C3+ đáp ứng nhu cầu sử dụng LPG ngày tăng nước ta > Qua 15 tuần làm đồ án môn học giúp đỡ thầy cô môn đặc biệt Pgs.TS Lê Minh Thắng đến em hoàn thành xong đồ án chế biến khí đồng hành phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp Mặc dù cố gắng hạn chế kiến thức thời gian nên không tránh khỏi sai xót mong cô bạn cho ý kiến đóng góp để em hoàn thành môn học TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Minh Hiền, Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, NXB Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 39 Đồ án chuyên ngành Chưng cất nhiệt độ thấp khoa học kỹ thuật, 2010 Nguyễn Thị Minh Hiền, Hysys mô công nghệ hóa học, NXB Khoa học kỹ thuật Campbell J.M, Gas Conditioning and Processing, Volume 1: The Basic Principles Campbell Petroleum Series Norma, Oklahoma October 1994 Campbell J.M, Gas Conditioning and Processing, Volume 2: The Equipment Campbell Petroleum Series Norma, Oklahoma October 1994 GPSA Engineering Data Book, Vol I & II, 2004 Donald L.Katz, Handbook of Natural gas Enginerring, Mc Graw-Hill Book Company, New York 1959 http://congnghedaukhi.com 8.GS.TS Nguyễn Hữu Tùng ,Kĩ thuật tách hỗn hợp nhiều cấu tử tập 2, NXB Bách Khóa Hà Nội, 2011 9.Gs.TSKH Nguyễn Bin, Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập 4, NXB khoa học kĩ thuật 2005 10,Pgs Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, NXB khoa học kĩ thuật 2005 Vũ Văn Quảng-KTHH2-K57 Page 40