Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo cáo: Mô phỏng công nghệ GPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố hướng đến phân tích, đánh giá mô phỏng công nghệ GPP; phân tích các yếu tố ảnh hưởng; dùng Set và Adjust để điều chỉnh các thông số. Cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin vấn đề.
BÀI BÁO CÁO MƠ PHỎNG Mơ phỏng cơng nghệ GPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố Họ và tên: Nguyễn Trọng Thái SHSV: 20092473 Lớp: KTHH3 – K54 Phân tích, đánh giá mơ phỏng cơng nghệ GPP Sơ đồ cơng nghệ sau khi mơ phỏng: Hình 1: Sơ đồ mơ phỏng cơng nghệ GPP Dinh cố Các Thiết bị được sử dụng trong q trình mơ phỏng: Mixer: 2 Tee: 2 Tháp tách (flash separator): 1 Tháp tách 3 pha (three phase separator): 1 Máy nén (compressor): 4 Máy giãn (expander): 1 Thiết bị trao đổi nhiết (heat exchange): 3 Thiết bị gia nhiệt (heater): 1 Thiết bị làm mát (cooler): 4 Valve: 4 Tháp chưng cất (distilltion column): 2 Tháp hấp thụ (absorber): 1 Tháp hấp thụ có đun nóng đáy tháp (reboiled absorber): 1 Hoạt động: Dòng khí Gas được trộn với dòng nước tại Mix100 để mơ phỏng dòng ngun liệu ban đầu được đưa vào nhà máy mơ phỏng. Dòng ngun liệu có áp suất 109 bar, nhiệt độ 25,6oC, lưu lượng đưa vào mơ phỏng là 0,1792 triệu m3/h. Dòng khí sau khi qua Mix100 là dòng 2 pha với (vapour fraction= 0.9988) được đưa vào thiết bị tách 2 pha SC01/02 mơ phỏng thiết bị slug catcher thực tế. SC01/02 tách phần condensate (C5+) ra khỏi phần hỗn hợp khí C1, C2, C3, C4. Dòng khí ra khơi SC01/02 được làm mát qua E01 và được đưa vào tháp tách pha V08. Tháp tách V08 tiếp túc tách thành phần C+5 bị cuốn theo dòng khí đi lên. Khí rời khỏi tháp tách được đưa đi dehydrat hóa bằng q trình hấp phụ. Tháp dehydrat được mơ phỏng bằng thiết bị V06 A/B (thiết bị component splitter có trong Hysys). Sau khi loại tồn bộ nước có trong dòng khí. Dòng khí được chia làm 2 dòng tại TEE100. Tỷ lệ chia 2 dòng Gas1/Gas 2= 2/1. Dòng Gas1 qua tuốc bin giản nở khí để hạ nhiệt độ của dòng khí xuống 24,46oC trước khi đi vào phía dưới tháp chưng C05, thực hiện q trình chưng cất ở nhiệt độ thấp. Dòng Gas 2 được trao đổi nhiệt với dòng C05 vap ra từ đình tháp chưng cất xuống 34oC và tiếp tục qua van tiết lưu FV1001 (van JunThompson) q trình này áp suất giàm từ 109bar 33bar, khi đó nhiệt độ của dòng khí giảm từ 34oC 65,18oC. Sở dĩ thực hiện q trình giản nở dẫn đến giảm nhiệt độ của dòng khí là do: Phương trình khí lý tưởng . Khi áp suất giảm với một thể tích khí khơng thay đổi, để đảm bảo tỷ lệ trên là khơng đổi thì nhiệt độ của hỗn hợp khí phải giảm xuống Cơng nghệ chưng nhiệt đơ thấp cần 2 dòng khí đi vào thiết bị chưng cất, do đó dòng khí cần chia là 2 tại TEE100 và nhiệt độ của dòng khí thấp hơn được đi vào phía trên thực hiện q trình như hổi lưu lỏng. Thiết bị chưng này khơng có đun sơi đáy tháp và làm lạnh đình tháp nên mơ phỏng bằng thiết bị Absorber trong Hysys (tháp C 05). Sản phẩm khí của C05(C05 Vap) được trao đổi nhiệt với dòng Gas2 tại E14 sau đó được nén tại một đầu máy nén của Turboexpander. Thành phần chính của dòng C05 vap chủ yếu là C1= 87,38% và C2= 10,72%. Khí này là khí thương phẩm (sales gas) được đưa vào hệ thống đường ống dẫn tới nhà máy điện Phần lỏng ở SC01/02 và V08 được đưa qua van VLV100 và VLV101 để giãn xuống áp suất 75 bar trước khi đi vào tháp tách 3 pha V03. Tháp tách 3 pha V03 phân tách pha khí (còn ở trong dòng lỏng, khi giảm áp suất khí sẽ thốt ra ngồi); pha lỏng hữu cơ là phần condensate (C5+) được tách ra và pha nước. Thực tế trong tháp V03 có gia nhiệt bằng dầu nóng để tránh hiện tượng tạo thành tình thể hydrat. Nhưng khi mơ phỏng khơng cung cấp thêm dòng năng lượng, hiều là hydrat khơng được tạo thành Pha lỏng hữu cơ tiếp tục được giãn tiếp tại van VLV102 xuống áp suất 29 bar trước khi qua thiết bị trao đổi nhiệt E04 lên nhiệt độ 78oC bằng cách trao đổi nhiệt với dòng condensate thương phẩm ra ở đáy của tháp chưng C02. Sau đó pha lỏng hữu cơ được đưa vào đĩa 11 của tháp chưng De etane C01. Dòng lỏng từ đáy tháp C05 được giãn qua van VLV104 xuống áp suất 29 bar được đưa vào đĩa trên cùng của C 01, đóng vai trò như một nguồn hồi lưu lạnh cho tháp chưng Tháp chưng C01 giúp tách triệt để etane còn ở trong hỗn hợp lỏng. Hỗn hợp khí trên đỉnh tháp C01 chủ yếu là C1, C2 được đưa qua hệ thống máy nén K01, K02 nén lên áp suất 75 bar. Khi thực hiện q trình nén thì nhiệt độ của dòng khí cũng tăng lên cấn thiết bị làm mát E2 hạ nhiệt độ của dòng khí xuống mà vẫn đảm bảo tồn bộ dòng khí vẫn ở trạng thái khí (vapour fraction= 1). Dòng khí tại đỉnh của tháp chưng C 01 được trộn với dòng khí tại tháp tách 3 pha V03 tại Mix101. Sau khi trộn dòng khí xuất hiện hiện tượng 2 pha do dòng khí ra khỏi tháp tách pha V03 có nhiệt độ nhỏ hơn làm giảm nhiệt độ của dòng khi ra khỏi Mixer. Do đó cẩn gia nhiệt dòng khí tại E3 để đảm bảo ở trạng thái khí hồn tồn. Tiếp tục được nén tại K03 để nén lên áp suất dòng khí đầu vào 109 Bar. Sử dụng cơng cụ Recycle để tuần hồn khí lại dòng vào, trước khi được đưa trở lại dòng khí được chia tại TEE101 theo tỷ lệ 0,6:0,4 (dòng hồi lưu lại là 0,6). Sở dĩ khơng tuần hồn 100% lượng khí là do, khi tuần hồn giúp tăng được hiệu quả tách của nhà máy, nhưng có thể làm giảm cơng suất nhà máy. Nên lượng tuần hồn khơng nên q nhiều, tùy thuộc vào từng u cầu Sản phẩm lỏng của C01 được đưa qua van VLV105 giảm áp suất xuống 11 bar (áp suất làm việc của tháp C02) và được đưa vào gần trên đỉnh của tháp C02 (đĩa số 3). Tháp C02 có phân tách hỗn hợp Bupro ra khỏi phẩn condensate. Phần sản phẩm đỉnh là hỗn hợp Bupro được đưa sang tháp C03 để xử lý tiếp. Sản phẩm đáy là condensate được trao đổi nhiệt tại E04 với dòng lỏng hữu cơ của tháp tách V03, sau đó được đưa và tanhk chứa Dòng Bupro ở đỉnh tháp C02 được bơm lên áp suất 16 bar, trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm lỏng đáy tháp C03 lên nhiệt độ 60oC được đưa vào đĩa số 8 của tháp C03. Tháp C03 có nhiệm vụ tách propane và butane. Propane thu được trên đỉnh tháp, butane thu được dưới đáy tháp thực hiện q trình trao đổi nhiệt với dòng ngun liệu vào tháp trước khi đưa vào tank chứa Nhận xét: Chế độ vận hành GPP là chế độ vận hành tối ưu của nhà máy. Cơng nghệ cho khả năng tách và thu hồi C3, C4 rất cao (hệ sộ tách đạt 98%) Chế độ GPP dùng cơng nghệ làm lạnh ngồi Turbo – Expander là một q trình làm lạnh hiệu quả nhất về khả năng làm lạnh, có thể tiến hành tự động hóa hồn tồn và tự động điều chỉnh khi thành phần hỗn hợp khí ngun liệu thay đổi Sơ đồ cơng nghệ mơ phỏng có khác biệt với sơ đồ cơng nghệ GPP chuyển đổi được sử dụng trong nhà máy Dinh Cố. Sự khác biệt ở chỗ: dòng khí tại V03 khơng được đưa đi vào tháp chưng C01 mà được nén tuần hồn cùng với dòng đỉnh của tháp chưng C01. Chú ý khi thực hiện mơ phỏng với Valve JunThompson, các TEE, tháp chưng của cơng nghệ CNT Phân tích các yếu tố ảnh hưởng Áp suất đến khả năng tách C3, C4 và LPG Áp suất của dòng vào trong đường ống có thể tay đổi từ 75 bar 109 bar phụ thuộc vào cơng suất của dong khí đưa vào. Do đó trước hết khảo sát ảnh hưởng của áp suất đầu vào đến khả năng tách LPG và thành phần C3, C4 Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi áp suất đầu vào tới khả năng tách LPG Trong thực tế tại q trình GPP chuyển đổi thì khơng chạy tháp chưng C03 để thu riêng propane và butane để trộn tạo thành LPG. Vì nhu cầu LPG của nước ta chủ yếu để dung làm nhiên liệu đốt nên khơng u cầu q cao về tỷ lệ propane/butane. Nhà máy xử lý khí Dinh Cố chỉ chạy đến tháp chưng C02 vừa đảm bảo hiệu quả về kinh tế mà chất lượng của LPG vẫn đảm bảo. Nên đề nghị trong q trình này chỉ bỏ qua tháp C03. Chỉ xét đến thành phần của propane và butane thu được trong tháp chưng C02 Chuyển active specs của tháp chưng C01 và C02 sang active thơng số nhiệt độ của reboiler Với các thơng số hoạt động của hệ thống được gữi khơng đổi, khi áp suất đầu vào thay đổi từ 75 bar 109 bar. Xét case study biểu diễn mối quan hệ giữa sự thay đổi áp suất đầu vào tới thành phần của dòng Bupro sản phẩm: Hình 2: case study biểu thị mối quan hệ giữa áp suất dòng vào với thành phần propane và butane Nhận xét Khi áp suất tăng lên, thành phần phần mol của propane tăng lên và phần mol của butane giảm xuống Tại áp suất vận hành 109 bar, phần mol của propane thu được là 0,577; phần mol của butane thu được là 0,215 Tại áp suất 8244 kPa (82,44 bar) thì phần mol của propane và butane cắt nhau. Khi đó phẩn mol của propane là 0,5365 và nbutane là 0,227 Giải thích Khi áp suất tăng lên, thì TurboExpander hoạt động hiệu quả hơn; nhiệt độ của dòng khí sau khi giản được hạ xuống nhiệt độ thấp hơn (giải thích bằng phương trình khí lý tưởng) nghĩa là hỗn hợp được làm lạnh sau hơn, tăng hiệu quả phân tách của hỗn hợp khí Điều này có thể được minh chứng rõ ràng khi xét sự thay đổi áp suất đầu vào với khả năng phân tách ethane tại tháp C01 Hình 3: case study nghiên cứu sự thay đổi phần mol ethane có trong dòng sản phẩm đỉnh khi thay đổi áp suất dòng khí đầu vào Ứng dụng Trường hợp này có thể được xem xét khi áp suất của dòng vào đột ngột thay đổi từ đó xác định được các hiện tượng xảy ra, và phương án xử lý tiếp theo Ảnh hưởng của thành phần CO2 đến khả năng phân tách C3, C4 và LPG Thành phần CO2 có trong thành phần khí đưa vào phụ thuộc vào nguồn gốc của khí tức là phụ thuộc vào từng mỏ khí. Hàm lượng CO2 thay đổi trong một khoảng rất rộng tùy vào từng mỏ khí khai thác. Với khí đồng hành từ dầu mỏ việt nam, hàm lượng CO2 có rất ít rất thuận lợi cho chế biến và sử dụng, an tồn khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Nếu hàm lượng CO2 có trong khí q nhiều thì phải tiến hành làm ngọt khí trước khi đưa đi các q trình chế biến sau này Do khi khảo sát ảnh hưởng của CO2 đến khả năng phân tách của C3, C4 và LPG cần phải thay đổi thơng số đầu vào của thành phần dòng khí. Nên chỉ khảo sát tại vài điểm nồng độ khác nhau của CO2 với các điều kiện cơng nghệ giữ khơng đổi. Để đánh giá đến thành phần của C3 và C4 có trong khí sản phẩm Nồng độ CO2 (Mol fraction) 0.0009 Lưu lượng dòng ra sau tháp V03 (m /h) 324.6 0.0012 294.46 0.0015 263.90 0.0018 214.67 0.0021 183.32 0.0024 133.66 0.0027 101.43 0.0030 51.40 0.0033 1.96 Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lưu lượng dòng lỏng sau tháp tách V 03 với hàm lượng CO2 Nhận xét: Khi hàm lượng CO2 thay đổi thì phần mol của propane và butane trong sản phẩm đáy khơng thay đổi nhưng phần lỏng hữu cơ thu được sau tháp tách V03 bị giảm xuống Dựa vào đồ thị, khi hàm lượng CO2 tăng lên, lượng lỏng thu được giảm xuống rõ rệt và tiến về 0. Điều đó dẫn đến lượng condensate thu được cũng giảm xuống rõ rệt Dùng Set và Adjust để điều chỉnh các thơng số Sau khi nghiên cứu ảnh hưởng của các thơng số áp suất và nơng độ CO2. Nhận thấy rằng chọn áp suất vận hành tại 109 Bar là hợp lý nhất. Case sau khi dùng khảo sát bằng case study có dạng Hình 5: Sơ đồ khi sử dụng Set Hình 6: Sơ đồ khi sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt nhiều dong LNG ... động hóa hồn tồn và tự động điều chỉnh khi thành phần hỗn hợp khí ngun liệu thay đổi Sơ đồ cơng nghệ mơ phỏng có khác biệt với sơ đồ cơng nghệ GPP chuyển đổi được sử dụng trong nhà máy Dinh Cố. Sự khác biệt ở chỗ: dòng khí tại V03 khơng được đưa đi vào tháp chưng C01 mà được nén tuần hồn ... thu riêng propane và butane để trộn tạo thành LPG. Vì nhu cầu LPG của nước ta chủ yếu để dung làm nhiên liệu đốt nên khơng u cầu q cao về tỷ lệ propane/butane. Nhà máy xử lý khí Dinh Cố chỉ chạy đến tháp chưng C02 vừa đảm bảo hiệu quả về ... (dòng hồi lưu lại là 0,6). Sở dĩ khơng tuần hồn 100% lượng khí là do, khi tuần hồn giúp tăng được hiệu quả tách của nhà máy, nhưng có thể làm giảm cơng suất nhà máy. Nên lượng tuần hồn khơng nên q nhiều, tùy thuộc vào từng u cầu Sản phẩm lỏng của C01 được đưa qua van VLV105 giảm áp suất xuống 11 bar