Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí sử dụng phần mềm hysys để mô phỏng nhà máy chế biến khí dinh cố hoạt động ở chế độ GPPM

Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 LỜI NÓI ĐẦU Đối với sinh viên chun ngành cơng nghệ Hóa học - Dầu Khí, việc nắm vững kiến thức công nghệ thực cần thiết Việc lĩnh hội kiến thức giúp cho kỹ sư tương lai khơng thiết kế, vận hành tốt trình sản xuất chế biến, mà biết cách tối ưu hóa q trình chi phí thiết kế, có ý tưởng cải tiến thiết bị, nâng cao suất Do vậy, với yêu cầu trên, Đồ án tốt nghiệp thực mang đến cho em tất sinh viên hội để hình dung lại kiến thức học liên hệ thực tiễn sản xuất, chế biến Sinh viên cần phải nắm vững tổng quát kiến thức q trình truyền nhiệt, chuyển khối, chuyển hóa hóa học thiết bị hoạt động lĩnh vực dầu khí Trong cơng nghệ Lọc hóa dầu, q trình chế biến khí lĩnh vực quan trọng mang đến lượng cho phát triển đất nước, tiết kiệm lượng giảm ô nhiễm môi trường Nhà máy chế biến khí Dinh Cố nhà máy chế biến khí đời với mục đích thực tiễn Trong đồ án này, em mơ chế độ hoạt động GPPM, chế độ hoạt động nhà máy Đồ án chia thành phần sau:  Tổng quát nhà máy chế biến khí Dinh Cố  Tổng quan phần mềm Hysys  Mô chế độ hoạt động GPPM nhà máy  Tính tốn thiết bị mơ động tháp chưng cất Trong q trình thực đồ án này, em nhận giúp đỡ tận tình Giảng viên Ts.Trương Hữu Trì thầy cô khoa bạn bè Tuy nhiên, hạn chế thời gian kiến thức, chắn đồ án tồn nhiều sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy bạn bè để có nhiều kinh nghiệm kiến thức cho thân Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 1.1 Tổng quan nhà máy chế biến khí Dinh Cố Hình 1-1: Nhà máy chế biến khí Dinh Cố 1.1.1 Sơ lược nhà máy Nhà máy chế biến khí Dinh Cố khởi công xây dựng ngày 4/10/1997, nhà máy khí hóa lỏng Việt Nam Nhà thầu Tổ hợp Samsung Enginerring Company Ltđ (Hàn Quốc), công ty NKK (Nhật Bản) Tổng số vốn đầu tư 79 triệu USD, 100% vốn đầu tư Tổng Cơng Ty Dầu Khí Việt Nam, nhà máy xây dựng xã An Ngãi, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu với diện tích 89600 m2 (dài 320m, rộng 280m), cách Long Hải km phía Bắc, cách điểm tiếp bờ đường ống dẫn khí từ Bạch Hổ khoảng 10 km Khí đồng hành thu gom từ mỏ Bạch Hổ mỏ Rạng Đông mỏ khí khác, dẫn vào bờ theo đường ống 16" xử lý nhà máy xử lý khí Dinh Cố nhằm thu hồi khí khơ, LPG sản phẩm nặng Phần khí khơ làm nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện đạm Phú Mỹ Năng suất nhà máy từ 5,8 đến 6,2 triệu m 3/ngày Các thiết bị thiết kế vận hành liên tục 24h ngày (hoạt động 350 ngày/năm), sản phẩm hóa lỏng sau khỏi nhà máy dẫn theo đường ống 6" đến kho cảng Thị Vải Sự ưu tiên hàng đầu nhà máy trì dòng khí khơ cung cấp cho nhà máy điện, việc thu hồi sản phẩm lỏng từ khí ưu tiên Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 -4 Ưu tiên việc cung cấp khí khơ cho nhà máy điện: Trong trường hợp nhu cầu khí nhà máy điện cao việc thu hồi thành phần lỏng giảm tối thiểu nhằm bù đắp cho thành phần khí -4 Ưu tiên cho sản xuất sản phẩm lỏng: Trong trường hợp nhu cầu khí nhà máy điện thấp việc thu hồi thành phần lỏng ưu tiên Thực tế trình vận hành nhà máy, nhà máy tìm cách thu hồi sản phẩm lỏng nhiều tốt sản phẩm lỏng có giá trị cao so với khí 1.1.2 Mục đích xây dựng nhà máy: Trong mười năm khai thác dầu (từ năm 1983 đến năm 1995), khí đồng hành đốt bỏ, điều không làm lãng phí lượng lớn nguồn tài nguyên thiên nhiên đất nước mà gây nhiễm mơi trường Bên cạnh với phát triển hàng loạt mỏ khí thiên nhiên thềm lục địa phía Nam, thơi thúc phải tìm giải pháp thích hợp cho việc khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá Tháng 5/1995 hệ thống thu gom khí đồng hành mỏ Bạch Hổ hoàn thành, điều đánh dấu bước phát triển quan trọng cho ngành chế biến khí Việt Nam Chỉ tính riêng việc đưa khí vào sử dụng cho nhà máy điện Bà Rịa với công suất triệu m3 khí/ngày tiết kiệm cho đất nước tỷ đồng ngày, chưa kể đến lợi ích khác kèm theo ổn định sản xuất, giải vấn đề việc làm, tránh lảng phí giải vấn đề ô nhiễm môi trường, Tuy nhiên sử dụng khí làm nhiên liệu cho nhà máy điện ta lại phải nhập LPG làm nhiên liệu Condensate để pha chế xăng, điều làm thất thu lượng ngoại tệ đáng kể đất nước Thêm vào để bước khép kín quy trình sản xuất từ việc khai thác, vận chuyển, xử lý, chế biến dầu khí, tận dụng triệt để nguồn lượng góp phần cơng nghiệp hố-hiện đại hoá đất nước, vào tháng 5/1999 PetroViệt Nam Gas vận hành nhà máy xử lý khí với suất năm khoảng 250 nghìn LPG 100 nghìn Condensate Nhà máy xử lý khí Dinh Cố đời với mục đích sau: -4 Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom trình khai thác dầu mỏ Bạch Hổ mỏ khác khơi Việt Nam -5 Cung cấp khí thương phẩm làm nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện đạm Phú Mỹ làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 -6 Thu hồi sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao so với khí đồng hành ban đầu như: LPG, Condensate -7 Khi đáp ứng nhu cầu nước, sản phẩm LPG Condensate xuất mang lại cho đất nước nguồn ngoại tệ đáng kể 1.1.3 Cơ cấu tổ chức nhà máy Hình 1- 2: Cơ cấu tổ chức nhà máy 1.1.4 Giới thiệu sơ lược chế độ vận hành nhà máy: Nhà máy thiết kế với cơng suất đầu vào 1,5 tỷ m khí/năm có giai đoạn vận hành theo chế độ tương ứng nhằm đáp ứng tiến độ cung cấp sản phẩm: Giai đoạn AMF (Absolute Minimum Facility): Sản xuất Condensate ổn định với công suất 342 tấn/ngày 3,8 triệu m khí/ngày, bắt đầu đưa vào hoạt động từ tháng 10/1998 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Giai đoạn MF (Minimum Facility): Sản xuất Condensate ổn định với công suất 380 tấn/ngày, hổn hợp Butane - Propane (LPG) với công suất 629 tấn/ngày 3,5 triệu m3 khí khơ/ngày, bắt đầu hoạt động vào tháng 12/1998 Giai đoạn GPP (Gas Procesing Plant): Sản xuất Condensate ổn định, khí khơ, hỗn hợp Butane Propane tách độc lập Giai đoạn cơng suất khí đầu vào 1,5 tỷ m3 khí/năm, thu hồi Propane: 575 tấn/ngày; Butane 417 tấn/ngày; Condensate: 402 tấn/ngày khí khơ: 3,34 triệu m3/ngày Giai đoạn sử dụng công nghệ Turbo – Expander với hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng cao Hiện nhà máy vận hành chế độ GPPM, không tách riêng Butane Propane 1.2 Các thiết bị nhà máy 1.2.1 Slug Catcher (SC-01/02): Hình1- 3: Thiết bị Slug Catcher Cấu tạo: Slug Catcher gồm hệ, hệ 12 ống có dung tích 1400m 3, thuộc dạng ống, đường kính ống 42", nằm nghiêng góc từ 10 ÷ 15 dài 140m nhằm tăng khả tách lỏng trình di chuyển hổn hợp lỏng-khí Vận hành: Áp suất : 75 bar Nhiệt độ : 23 ÷ 280C Nguyên tắc hoạt động: Hỗn hợp khí Condensate từ ngồi khơi vào, đưa đến Slug Catcher (SC-01/02) để phân tách Condensate, Khí nước tự do, áp suất vận hành 75 bar nhiệt độ 25,6 0C Dòng khí vào đường ống luôn chuyển động va đập vào va đập vào thành ống, bên cạnh thay đổi đột ngột đường kính ống (từ 16" vào 42") nên làm giảm tốc độ dòng khí Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 làm giảm động dòng khí, tác dụng lực trọng trường cấu tử nặng nhờ độ nghiêng ống chảy cổ góp ngưng tụ thành lỏng gồm Condensate nước tự Nước tự nặng Condensate nên tách riêng khỏi Condensate góp lại đầu góp nước, Condensate đưa qua bình tách V-03 Còn cấu tử nhẹ nằm phía tiếp tục tồn dạng khí góp lại đầu góp 30" sau phần lớn đưa tới hệ thống máy nén đầu vào K1011A/B/C/D phần nhỏ Bypass qua bình tách V-101 Hình 1-4: Sơ đồ PID cụm thiết bị Slug Catcher Hệ thống điều khiển: Lượng Condensat tách góp lại đầu góp 36" đưa đến V-03 điều khiển mức (LIC-0111A & B, LT-0121 A&B) Mức điều khiển chia làm mức A (cao), B (thấp) thiết bị điều khiển tay HS-0111, 0121 Trong trường hợp lượng lỏng lớn mức cao HH (LAHH-0111, 0121) van vào đóng, mức thấp LL (LAHH-0111, 0121) dòng lỏng đóng để tránh tượng sục khí vào thiết bị V-03 Nước từ Slug Catcher thiết bị ILIC-0112 & 0122 thơng qua bình tách nước sản phẩm V-52 (nước giảm áp đến áp suất khí Hydrocacbon hấp phụ giải phóng qua hệ thống thơng gió, nước đưa đến Burn Pit (ME 52) để đốt, với việc điều khiển mức thấp đường dẫn nước đóng để tránh Hydrocacbon sục vào thiết bị tách nước V-52) Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 1.2.2 Bình tách ba pha (V-03) Cấu tạo: Là bình tách ba pha, nằm ngang, có hệ thống gia nhiệt Vận hành: Áp suất : 48 bar, Nhiệt độ : 200C Mục đích: tách Condensate, nước khí hydrocacbon Hình 1-5: Cấu tạo bình tách ba pha V-03 Condensate từ Slug Catcher trước vào V-03 qua van giảm áp giảm từ áp suất 75 bar xuống đến 48 bar, đồng thời với việc giảm áp suất nhiệt độ giảm thấp nhiệt độ tạo hydrate (trong điều kiện 20 0C), phải đặt hai van đo mức (LV-0131A/B) van dự phòng đặt lối vào V-03 Trong trường hợp xuất hydrate hai van Methanol phun vào chuyển dòng sang van dự phòng Dây chuyền nhà máy thiết kế điều kiện nhập liệu bão hoà nước thực tế việc xử lý Glycol ngồi khơi hạ nhiệt độ điểm sương dòng nguyên liệu, việc ngăn chặn hình thành hydrate đề phòng Trong bồn V-03, trang bị ống xoắn ruột gà nhằm mục đích gia nhiệt cho Condensate để nâng nhiệt độ Condensate lớn 20 0C dầu nóng để tránh hình thành hyđrate bồn Lưu lượng dòng dầu nóng điều khiển TICA0303 Condensate V-03 chuyển qua thiết bị đo lưu lượng FICA0302 nối tiếp với thiết bị đo mức LICA0302 Nước tập trung đáy bồn chuyển đến V-52 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Việc điều chỉnh áp suất bình tách V-03 75 bar chế độ GPP thiết kế khác với hai chế độ AMF, MF chế độ GPPM -4 Trong chế độ AMF: Áp suất bình V-03 trì theo lưu lượng dòng khí thu từ bình sang C-05 van xả an toàn hệ thống Flare -4 Trong chế độ MF: Áp suất bình V-03 trì theo lưu lượng dòng khí thu từ bình sang C-01 van xả an toàn hệ thống Flare -5 Trong chế độ GPP: Áp suất bình V-03 khơng điều khiển tự động, nhiên áp suất bình trì 75 bar, nhờ vào van chiều đường đường ống K-03 quay lại đường ống hút Khi áp suất đầu hút thấp 75 bar nhờ chênh áp hai đầu van chiều tăng lên làm mở van, dòng khí có áp suất cao ống tăng áp đường ống hút Trong trường hợp áp suất tăng 75 bar van an tồn áp suất đỉnh bình tách mở xả khí hệ thống Flare để đốt nhằm làm hạ áp suất bình tách Nguyên tắc hoạt động: Hình 1- 6: Cấu tạo bình tách V-03 Dòng ngun liệu (1) vào bình tách V-03 gặp chắn (2) làm giảm động làm cho trình phân chia pha xảy nhanh Do có giảm áp qua van trước vào bình tách V-03 nên hydrocacbon nhẹ thoát ra, hydrocacbon di chuyển lên, đồng thời kéo theo phân tử chất lỏng, phân tử lỏng gặp chắn sương (6) rơi xuống Khí ngồi theo đường (3) Lỏng đáy bao gồm Condensate nước Do chênh lệch khối lượng riêng Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 mà nước Condensate phân pha, nước thu đường (5) lấy ngoài, Condensate lấy theo đường (4) gia nhiệt trước vào tháp C-01 1.2.3 Bình tách V-101 Cấu tạo: Là bình tách khí-lỏng hổn hợp khỏi Vận hành: Áp suất : 54 bar Nhiệt độ : 15,60C Mục đích: mục đích tách Khí khỏi Condensate hạt bụi, dầu mỡ bị kéo theo… Nguyên tắc hoạt động: Khí từ Slug Catcher chia làm dòng: Dòng Bypass: Khoảng 0,7 triệu m3/ngày, trước vào V-101 qua van PV-106 để giảm áp từ 70 ÷ 80 bar xuống 54 bar Lỏng tách từ V-101 đưa đến V03 để tách sâu hơn, 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" Dòng chính: Khoảng 5,2 triệu m3/ngày đưa qua bình tách trước vào máy nén K-1011A/B/C/D Hình 1-7: Cấu tạo bình tách V-101 1.2.4 Hệ thống máy nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D: Mục đích việc lắp đặt Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Nhà máy xử lý khí Dinh Cố thiết kế ban đầu với lưu lượng 4,3 triệu m khí/ngày sử dụng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ với áp suất đầu vào theo thiết kế 109 bar, sau mỏ Rạng Đông vào khai thác để tận dụng khí đồng hành từ mỏ khí, PetroVietnam cho xây đường ống dẫn khí từ mỏ Rạng Đơng sang mỏ Bạch Hổ sau đưa vào nhà máy với lưu lượng lên đến khoảng 5,9 triệu m khí/ngày áp suất đầu vào giảm 70 ÷ 80 bar điều dẫn đến làm sai lệch áp suất đầu vào so với thiết kế Chênh lệch áp suất đầu vào đầu yếu tố định đến khả thu hồi lỏng nhà máy (vì định đến hiệu suất làm lạnh thiết bị Turbo-Expander) mà áp suất đầu cố định, hạ thấp yêu cầu nhà máy điện Vì để tăng lưu lượng vào tăng khả thu hồi lỏng chế độ hoạt động nhà máy gần với thiết kế người ta lắp đặt hệ thống máy nén đầu vào để tăng áp suất đầu vào sau Slug Cather Thông số thiết kế hệ thống máy nén khí đầu vào: Hệ thống gồm máy nén, máy nén có cơng suất 1,67 triệu m khí/ngày máy nén có máy hoạt động máy dự phòng Dòng khí trước vào hệ thống có áp suất dao động từ 70 ÷ 80 bar yêu cầu nâng áp suất đầu hệ thống lên đến 109 bar Hỗn hợp khí từ máy nén K-1011A/B/C/D làm lạnh đến nhiệt độ 450C thiết bị làm lạnh không khí E-1015A/B/C/D, sau đưa vào thiết bị tách V-08 1.2.5 Thiết bị tách nước sơ (V-08): Cấu tạo: Hình 1-8: Cấu tạo thiết bị tách nước sơ V-08 V-08 Dòng khí vào Bộ phận đỡ đường ống hướng dòng Lưới lọc Dòng khí Lỏng Nguyên tắc hoạt động: Đây thiết bị tách nước Condensate bị kéo theo dòng khí Dòng khí vào (1) nhờ phận hướng dòng (2) mà bị thay đổi vận tốc, động dòng bị Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Error vào lúc khác điểm đặt biến công nghệ Tuỳ thuộc vào thông số điều chỉnh cung cấp, điều khiển trả lời tuỳ theo Error Proportional only controller mơ hình hố cách cung cấp giá trị cho K p, PI (Proportional-Integral) Controller yêu cầu giá trị cho K p Ti Sau cùng, PID (Proportional-Integral-Derivative) Controller đòi hỏi giá trị cho ba Kp, Ti Td - Action: Có hai tuỳ chọn cho Action CONTROLLER  Direct: Khi PV > SP OP tăng Khi PV < SP OP giảm  Reverse: Khi PV > SP, OP giảm Khi PV < SP, OP tăng Sự cân điều khiển đưa áp dụng cho Reverse-acting Controller Tức là, PV vượt lên SP, Error trở nên phủ định OP giảm Áp dụng cho Direct-response Controller, OP tăng PV vượt lên SP Hoạt động thực cách thay Kp -Kp công thức điều khiển Một ví dụ điển hình Reverse Acting controller điều khiển nhiệt độ Reboiler Trong trường hợp này, nhiệt độ vessel vượt SP, OP giảm, kết đóng Valve giảm lưu lượng chất tải nhiệt - Các đối tượng xem xét Face Plates Ta xem xét đối tượng Face Plates cách clicking chuột phải khung Face Plate Danh sách đối tượng xem xét Face Plate thể Những tuỳ chọn kết hợp với thực đơn là:  Turn Off - tắt điều khiển  Auto Tune - ba chế độ điều khiển (2 chế độ khác Manual - Cascade)  Tuning - mở Monitor page khung thuộc tính điều khiển  Connections - mở Connections page khung thuộc tính điều khiển  Parameters - mở Parameters page điều khiển Mô tả Face Plate Điểm đặt thể chấm đỏ, giá trị biến công nghệ trình bày theo đơn vị mặc định hành Output ln trình bày theo phần trăm độ mở Valve xác định Valve page Ta thay đổi chế độ điều khiển cách mở danh sách thả xuống nằm góc bên trái phía Face Plate Bạn lựa chọn nút Tuning Face Plate để quay trở lại nhanh Tuning page khung thuộc tính điều khiển - Thay đổi Setpoint Output Ta thay đổi giá trị SP hay OP điều khiển (phụ thuộc vào chế độ hành) suốt q trình mơ mà khơng cần quay trở lại Parameters tab, Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 77 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 cách sử dụng Face Plate Để thay đổi SP trong chế độ tự động (Automatic mode), hay thay đổi OP trong chế độ điều khiển tay (Manual mode), sử dụng ba phương pháp sau:  Di chuyển đến nơi muốn thay đổi thông số Ví dụ, thay đổi Setpoint (top field) Nhập giá trị cho SP, HYSYS cung cấp Edit Bar với đơn vị mặc định hành Một bạn điền giá trị, nhấn ENTER hay lựa chọn hộp màu xanh (check mark) HYSYS chấp nhận Setpoint  Đặt trỏ chuột gần điểm đặt màu đỏ, trỏ thay đổi thành dấu mũi tên hai chiều Giữ nút chuột trái, hộp thoại số xuất phía dưới, thể giá trị thời SP 1.2 m3/h Trong giữ chuột trái, kéo dấu mũi tên hai chiều đến SP 1.5350 m3/h Hộp thoại trình bày giá trị SP đến Nhả nút chuột trái để chấp nhận SP  Đặt trỏ chuột vào điểm cuối trường này, trỏ chuột đổi thành dấu mũi tên Click để tăng hay giảm giá trị 1% Ví dụ, chuyển sang Manual mode điều chỉnh OP Để tăng OP, di chuyển trỏ sang cuối bên phải trường mũi tên xuất Click chuột trái để tăng OP lên 1% 4.2.2 Mô động tháp C-01  Biến đổi mơ hình tĩnh trước mơ động Tháp C-01 biến đổi trước mô động phần tính tốn kích thước tháp C-01 Đầu tiên, ta thêm vào van điều khiển, Sizing Rating tháp Tiếp theo, ta lấy thông số tổn thất áp suất tối đa đĩa để điều chỉnh lại áp suất tháp Thông số mbar/đĩa Như vậy, ta điều chỉnh lại sau: -75 Áp suất đỉnh tháp: 27 bar -76 Áp suất đĩa thứ áp suất dòng vào Vap From V-03: 27,008 bar -77 Áp suất đĩa thứ 12 áp suất dòng Inlet C-01 vào đĩa này: 27,044 bar -78 Áp suất đáy tháp áp suất Reboiler: 27,072 bar  Xác định đĩa nhạy cảm cần điều khiển tháp C-01: Trong trình vận hành hoạt động tháp chưng cất nói chung, xuất số biến nhiễu (lưu lượng nhiệt độ nguyên liệu, lưu lượng sản phẩm, ) ảnh hưởng đến cân vật chất tháp chất lượng sản phẩm Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 78 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Trong trường hợp đó, tháp xuất vài đĩa mà nhiệt độ thay đổi nhanh đối xứng, gọi đĩa nhạy cảm (Sensible Plate) Bằng cách đó, người ta khống chế nhiệt độ đĩa nhạy cảm, khống chế nhiệt độ toàn tháp thiết lập lại cân vật chất tháp Các bước xác định vị trí đĩa nhạy cảm sau: -79Mô tháp C-01 chạy ổn định với tiêu chuẩn sản phẩm mô phần Sau rút giá trị lưu lượng sản phẩm đỉnh hệ số Boil Up Lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa mà Hysys tính tốn Lần mơ gọi State 0: lưu lượng sản phẩm đỉnh: Do = 1379 kmol/hr -80Tiếp theo, giữ nguyên cấu hình tháp chạy tháp với tiêu chuẩn lưu lượng sản phẩm đỉnh D o + 0,05.Do = 1447.95 kmol/hr Cũng lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa mà Hysys tính tốn Lần mơ xem State -81Lần 3, giữ nguyên cấu hình tháp chạy tháp với tiêu chuẩn lưu lượng sản phẩm đỉnh Do - 0,05.Do = 1310.5 kmol/hr Cũng lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa mà Hysys tính tốn Lần mơ xem State Gọi Ai chênh lệch nhiệt độ đĩa i State State Bi chênh lệch nhiệt độ đĩa i State State Ta có bảng kết đồ thị Profile nhiệt độ đĩa ứng với trạng thái khác sau: Số đĩa 1_Main TS 2_Main TS 3_Main TS 4_Main TS 5_Main TS 6_Main TS 7_Main TS 8_Main TS 9_Main TS 10_Main TS 11_Main TS Do 17.68 38.03 50.00 57.37 62.73 66.82 69.93 72.36 74.50 77.45 81.20 Do + 5%Do 26.90 50.01 61.97 68.03 71.58 73.84 75.38 76.59 77.86 80.16 83.44 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Do - 5%Do 12.29 29.07 38.22 43.83 48.72 53.56 58.29 62.69 66.80 71.58 76.66 A 9.22 11.97 11.97 10.66 8.85 7.02 5.45 4.23 3.36 2.71 2.24 B 5.38 8.97 11.78 13.54 14.01 13.25 11.65 9.67 7.70 5.87 4.54 A- B 3.84 3.00 0.18 -2.88 -5.16 -6.23 -6.20 -5.44 -4.34 -3.17 -2.30 Trang 79 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 12_Main TS 83.25 85.28 79.78 2.02 3.47 -1.45 13_Main TS 84.82 86.91 82.13 2.09 2.69 -0.60 14_Main TS 86.53 89.00 84.33 2.47 2.20 0.28 15_Main TS 89.02 92.25 87.03 3.23 1.99 1.25 16_Main TS 93.51 97.94 91.44 4.43 2.07 2.36 Reboiler 104.11 110.12 101.67 6.01 2.44 3.58 Dựa vào bảng đồ thị, ta thấy nhiệt độ đĩa thay đổi nhanh đối xứng nhất, đĩa nhạy cảm đĩa số  Lắp thiết bị điều khiển PID Hình : Thiết bị điều khiển môi trường động Điều khiển đĩa nhạy cảm: Các thông số cài đặt cho thiết bị điều khiển tháp C-01 bảng đây: Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Tên FIC PV Mass Flow OP Actuator Desired MaxPV 120000 FIC Bottom C-05 Mass Flow Vap Position V1 Actuator Desired (kg/h) 70000 FIC From V-03 Mass Flow From Position V2 Actuator Desired (kg/h) 80000 E-04 Vessel Liquid Position V3 (kg/h) Actuator Desired Position VLV-Bottom C-01 90% 0% Control valve (E-01) 1200C 300C LICReb TIC Percent Level (Reboiler) Stage Temperature MinPV Kc Ti Td Mode (kg/h) 0,2 0,5 - R (kg/h) 0,2 0,5 - R (kg/h) 0,2 0,5 - R - D - R (3_Main TS)  Xuất biểu đồ Strip Chart Mở hộp thoại Databooks Ctrl+D, vào Strip Charts add vào Datalogger Ta add vào Databooks biến sau: -82 Nhiệt độ đĩa nhạy cảm (đĩa 3) -83 Lưu lượng dòng sản phẩm đáy -84 Công suất nhiệt Reboiler Mở Stripcharts để xem thay đổi biến ta chạy Intergrator: Xem hoạt động thiết bị điều khiển cách vào Stripchart thiết bị điều khiển, lấy giá trị PV, SP, OP: Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 81 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Nhận xét: -85Các thiết bị điều khiển lưu lượng nguyên liệu tháp C-01 có vai trò khống chế lưu lượng nguyên liệu cho tháp này, đảm bảo suất hoạt động tối thiểu tối đa tháp -86Mức chất lỏng Reboiler điều khiển giá trị SP = 50% đảm bảo thời gian lưu lỏng Reboiler (từ 5-15 phút) chất lượng sản phẩm đáy -87Khi có biến nhiễu xuất nhiệt độ áp suất nguyên liệu, nhiệt độ đĩa nhạy cảm khống chế để đảm bảo cân vật chất tháp không đổi Nhiệt độ đĩa nhạy cảm điều khiển thông qua công suất Reboiler, công suất Reboiler điều khiển thông qua van điều khiển lưu Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 82 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 lượng dòng phụ trợ (hơi nước dòng phụ) Ở đây, ta sử dụng hệ thống điều khiển Cascade Controle 4.2.3 Mô động tháp C-02 Tương tự q trình mơ động tháp C-01, ta tiến hành bước sau: -88 -89 Chuyển đổi từ mô tĩnh sang mô động Tiến hành Sizing tháp C-02, lấy thông số cần thiết để nhập vào Rating: Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 83 Đồ án tốt nghiệp -90 Ngày 11/05/2015 Tính thể tích Reboiler Condenser dựa vào thời gian lưu lưu lượng sản phẩm Cho thời gian lưu Vessel 10 phút 86.84(m / h) Vreb  10 phut.2 30(m ) 60 106(m / h) Vcond  10 phut.2 36(m ) 60 -91Nhập vào Rating : -92Xác định đĩa nhạy cảm cho tháp C-02 : Bước 1: Mô tháp C-02 chạy ổn định với tiêu chuẩn mp tĩnh → rút giá trị lưu lượng sản phẩm đỉnh Do tỷ số hồi lưu→ Lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa Do = 783.2 kmol/hr, Reflux Ratio: 0,455 Bước 2: Chạy tháp với tiêu chuẩn lưu lượng sản phẩm đỉnh Do + 0,05.Do = 822.4 kmol/hr tỷ số hồi lưu→ lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa Bước 3: Chạy tháp với tiêu chuẩn lưu lượng sản phẩm đỉnh Do - 0,05.Do = 744.4 kmol/hr tỷ số hồi lưu → lưu lại giá trị nhiệt độ đĩa mà Hysys tính tốn Số đĩa Condenser D 39.55 54.09 58.90 60.99 62.24 63.30 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 D+0,05D 41.54 59.76 66.30 68.97 70.36 71.36 D-0,05D 38.08 51.93 56.66 58.76 60.05 61.15 A 1.98 5.68 7.39 7.99 8.11 8.05 B 1.47 2.16 2.25 2.23 2.20 2.15 A- B 0.51 3.51 5.15 5.76 5.92 5.90 Trang 84 Đồ án tốt nghiệp 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Reboiler Ngày 11/05/2015 64.60 67.01 76.39 83.09 87.72 91.35 94.85 98.72 103.11 107.83 112.50 116.84 120.84 125.01 130.64 142.84 72.48 74.44 91.99 105.05 113.50 118.70 121.90 123.95 125.36 126.49 127.62 129.06 131.28 135.02 141.54 155.06 62.50 65.04 72.91 78.89 82.88 85.41 87.04 88.22 89.23 90.31 91.69 93.69 96.76 101.55 109.33 125.28 7.88 7.43 15.60 21.96 25.77 27.35 27.06 25.23 22.25 18.66 15.11 12.23 10.44 10.01 10.89 12.22 2.10 1.97 3.48 4.21 4.84 5.94 7.80 10.50 13.88 17.52 20.81 23.14 24.08 23.46 21.31 17.56 5.78 5.46 12.12 17.76 20.93 21.40 19.26 14.73 8.37 1.13 -5.70 -10.92 -13.64 -13.45 -10.42 -5.34 Ta thấy đĩa nhạy cảm C-02 đĩa thứ 15 -93Sử dụng công cụ Dynamic Assistant để hỗ trợ bổ sung thiết bị van nguyên liệu, van sản phẩm, kiểm tra phù hợp thông số áp suất Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 85 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 -94Thay đổi giá trị áp suất tháp cho phù hợp với tổn thất áp suất tính theo Sizing mbar/đĩa Lắp đặt thiết bị điều khiển sau: - Thiết bị điều khiển mức chất lỏng Reboiler Condenser: Reb-LC Cond-LC - Thiết bị điều khiển áp suất đỉnh tháp thông qua công suất nhiệt Condenser: Top-PC - Thiết bị điều khiển đĩa nhạy cảm thông qua công suất nhiệt Reboiler: TIC - Thiết bị điều khiển tỷ số Lo/A thông qua lưu lượng hồi lưu Lo: FFC Tên PV MaxPV MinPV Kc Ti Td Mode 90% 10 % - D 90% 10% - D Actuator Desired 3000 500 (tone/d) (tone/d) 0,2 0,5 - R T-102@main Position V100 Actuator Desired Position VLV-103 90% 10% - R Speadsheet (B2) Control valve (E-03) - R Vessel Liquid Reb-LC Percent Level (Reboiler) Liquid Cond-LC FIC IC-100 TIC Percent Level (condenser) Mass Flow To-C2 Reflux ratio OP Actuator Desired Position V101 Actuator Desired Position V102 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 86 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Việc lắp đặt hệ thống điều khiển sớm FFC (Feed Forward Control) cho phép ta cố định chất lượng sản phẩm có biến nhiễu xuất q trình Theo dõi thay đổi biến Stripchart: • Bằng Cơng cụ Spreadsheet, ta tính giá trị tỷ lệ lưu lượng • LPG/Condensate, tỷ lệ Lo/D Mở hộp thoại Databooks Ctrl+D, vào Strip Charts add vào Datalogger biến sau: - Nhiệt độ đĩa nhạy cảm (đĩa 17) - Tỷ lệ lưu lượng LPG/Condensate - Thành phần mol nC4 Condensate - Thành phần mol iC5 LPG Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 87 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 KẾT LUẬN Qua ba tháng nghiên cứu tính tốn, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình Giảng viên Ts Trương Hữu Trì, bản, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp, với đề tài Tính tốn mơ cơng nghệ nhà máy chế biến khí Dinh Cố hoạt động chế độ GPPM phần mềm Hysys Cụ thể, đồ án giải vấn đề sau:  Tống quan nhà máy chế biến khí Dinh Cố chế độ vận hành nhà máy  Mô cơng nghệ nhà máy chế biến khí Dinh Cố chế độ GPPM, kết so sánh với số liệu thực tế đảm bảo sai số cho phép  Tính tốn thơng số thiết bị đường kính, chiều cao bình tách, mô động cho tháp chưng cất… Tuy nhiên, hạn chế thời gian kiến thức nên có nhiều vấn đề bị bỏ qua trình nghiên cứu thực đồ án Các số liệu mơ sai lệch nhiều so với số liệu thực tế, vấn đề nghiên cứu tối ưu hóa kinh tế, giảm Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 88 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 chi phí đầu tư thiết bị nhiên liệu nhà máy chưa thực Nhưng trình ban đầu để em làm quen với bước tính tốn, thiết kế, từ rút kinh nghiệm chuẩn bị cho công việc sau Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo ngành Công nghệ Hóa học - Dầu Khí, đặc biệt Giảng viên Ts Trương Hữu Trì tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em trình thực đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Sổ tay vận hành, chương 4: vận hành điều kiện bình thường, Cơng ty chế biến khí Vũng Tàu [2] - Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa học, tập 2, trang 170 [3] – Giáo trình Khống chế điều khiển trình, PGS.TS Nguyễn Đình Lâm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 89 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 1.1 Tổng quan nhà máy chế biến khí Dinh Cố 1.1.1 Sơ lược nhà máy 1.1.2 Mục đích xây dựng nhà máy: 1.1.3 Cơ cấu tổ chức nhà máy 1.1.4 Giới thiệu sơ lược chế độ vận hành nhà máy: .4 1.2 Các thiết bị nhà máy 1.2.1 Slug Catcher (SC-01/02): .5 1.2.2 Bình tách ba pha (V-03) .6 1.2.3 Bình tách V-101 1.2.4 Hệ thống máy nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D: .10 1.2.5 Thiết bị tách nước sơ (V-08): .10 1.2.6 Thiết bị khử Hydrat hấp phụ (V-06A/B): 11 1.2.7 Thiết bị trao đổi nhiệt (E-14): 15 1.2.8 Thiết bị Turbo-Expander (CC-01): .16 1.2.9 Tháp Rectifier (C-05): 17 1.2.10 Tháp Deethanezer (C-01): .17 1.2.11 Tháp ổn định Stabilizer (C-02): .18 1.2.12 Tháp Splitter C3/C4 (C-03): .20 1.2.13 Tháp Gas Stripper (C-04): 20 1.2.14 Thiết bị trao đổi nhiệt (E-04): 21 1.2.15 Thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle: 21 1.2.16 Thiết bị máy nén Jet Compressors: 22 1.3 Nguyên liệu, chế độ hoạt động sản phẩm nhà máy 22 1.3.1 Nguyên liệu vào nhà máy 22 1.3.2 Mô tả chế độ hoạt động nhà máy .23 1.3.3 Các sản phẩm nhà máy 31 1.3.4 Các tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm: 32 Chương 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HYSYS .35 2.1 Giới thiệu sơ lược Hysys: 35 2.1.1 Các ứng dụng Hysys: 35 2.1.2 Những ưu điểm phần mềm Hysys: 36 2.2 Thao tác mô Hysys37 Chương .40 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 90 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 MƠ PHỎNG TĨNH NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ Ở CHẾ ĐỘ GPPM BẰNG HYSYS 40 3.1 Nhập thông số ban đầu 40 3.2 Thiết lập sơ đồ dòng thiết bị 41 3.2.1 Slug catcher: 41 3.2.2 Thiết bị chia dòng TEE-100: 42 3.2.3 Valve PV101: 42 3.2.4 Máy nén K-1011: 42 3.2.5 Thiết bị làm mát khơng khí E-1015: .42 3.2.6 Thiết bị tách V-08: 43 3.2.7 Thiết bị tách pha V-03: 43 3.2.8 Cụm thiết bị hấp phụ-giải hấp V-06A/B: 43 3.2.9 Thiết bị trao đổi nhiệt E14: 46 3.2.10 Turbo-Expander: .47 3.2.11 Van PV-1001: 47 3.2.12 Tháp Rectifier C-05: 48 3.2.13 Thiết bị trộn SG Mixer: 50 3.2.14 Thiết bị trao đổi nhiệt E-04: 51 3.2.15 Các van giảm áp nguyên liệu trước vào tháp C-01: 52 3.2.16 Tháp Deethanizer C-01: 52 3.2.17 Hệ thống nén cấp làm mát dòng Top C-01: 54 3.2.18 Van giảm áp dòng Bottom C-01 bình tách V-15: 56 3.2.19 Tháp C-02: 56 3.2 So sánh kết với số liệu thực tế: 60 Chương 4: TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ VÀ MƠ PHỎNG ĐỘNG THÁP CHƯNG CẤT .64 4.1 Tính tốn kích thước thiết bị 64 4.1.1 Bình tách pha V-03 64 4.1.2 Bình tách V-101 65 4.1.3 Tính tốn kích thước tháp C-01 .65 4.2 Các bước chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động 68 4.2.1 Tổng quan PID Controller 74 4.2.2 Mô động tháp C-01 77 4.2.3 Mô động tháp C-02 82 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Trần Quốc Tiệp – Lớp: 10H5 Trang 91 .. .Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 1.1 Tổng quan nhà máy chế biến khí Dinh Cố Hình 1-1: Nhà máy chế biến khí Dinh Cố 1.1.1 Sơ lược nhà máy Nhà. .. bảo không bị áp 1.3 Nguyên liệu, chế độ hoạt động sản phẩm nhà máy 1.3.1 Nguyên liệu vào nhà máy Hiện nguyên liệu mà nhà máy chế biến khí Dinh Cố sử dụng khí đồng hành khai thác từ mỏ Bạch Hổ... 24 Đồ án tốt nghiệp Ngày 11/05/2015 Chế độ vận hành GPP chế độ vận hành hoàn chỉnh hiệu suất thu hồi lỏng cao Đây chế độ hoạt động thường xuyên nhà máy chế độ mang lại hiệu kinh tế cao  Chế độ