Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  -BÙI TÁ VŨ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH Chun ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã sơ: 8520301 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ NHƯ Ý Phản biện 1: TS NGUYỄN THỊ THANH XUÂN Phản biện 2: TS NGUYỄN ĐÌNH THỐNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật Hóa học họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 31 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, ĐHĐN Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thời gian gần đây, miền Trung Việt Nam, mỏ khí Cá Voi Xanh phát với trữ lượng thu hồi chỗ ước tính vào khoảng 150 tỷ m3, lớn Việt Nam vào thời điểm Nếu đưa vào khai thác xử lý, dự án khí mỏ Cá Voi Xanh ngồi định hướng cung cấp lượng lớn khí đốt cho nhà máy nhiệt điện, đảm bảo nhu cầu điện cho tỉnh miền Trung, khơng cịn phụ thuộc q nhiều vào thủy điện, mở hội phát triển ngành cơng nghiệp hóa dầu từ khí miền Trung Việt Nam Tuy nhiên, khí mỏ Cá Voi Xanh lại có hàm lượng khí CO2 cao (≈ 30% thể tích) khí H2S (≈ 2000 ppm) Khí H2S CO2 chưa loại bỏ đến mức cho phép, gây ăn mịn mạnh đường ống vận chuyển từ khơi vào bờ, bắt buộc phải thiết kế chế tạo thép chống ăn mòn đắt tiền Hoặc gây ăn mịn turbine khí ngành cơng nghiệp điện khí, đầu độc xúc tác ngành cơng nghiệp hóa dầu ảnh hưởng đến màu sắc chất lượng sản phẩm ngành sản xuất gốm sứ, gạch men, nhựa… đòi hỏi phải có biện pháp xử lý khí acid giàn để thể vận chuyển khí vào bờ Nói phương pháp xử lý acid, có nhiều phương pháp xử lý khác nhau, phương pháp lại có ưu, nhược điểm riêng phù hợp cho trường hợp khác Vậy phương án phù hợp để xử lý khí acid cho mỏ khí CVX mặt yêu cầu kỹ thuật lẫn tính hiệu kinh tế? Vì vậy, nghiên cứu “Nghiên cứu đề xuất cơng nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh” nhiệm vụ thật cấp bách cần thiết nhà khoa học để góp phần đưa dự án khí mỏ Cá Voi Xanh vào hoạt động thời gian sớm đề tài chọn cho luận văn Thạc sĩ LUẬN VĂN “NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH” 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, mơ nhằm đánh giá đề xuất phương án cơng nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh lô 118 thuộc địa phận huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu gồm đặc trưng khí mỏ Cá Voi Xanh, phương án công nghệ để xử lý khí acid cơng cụ phần mềm mô Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc trưng khí mỏ Cá Voi Xanh - Nghiên cứu lựa chọn phương án công nghệ phù hợp để xử lý khí acid cho khí mỏ Cá Voi Xanh - Sử dụng công cụ mô nhằm đánh giá đề xuất phương án công nghệ tối ưu nhằm xử lý khí acid cho khí thiên nhiên mỏ Cá Voi Xanh Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học Việc sử dụng kết mô phần mềm Hysys để lựa chọn loại sơ đồ công nghệ tối ưu qua việc đánh giá tính khả thi kỹ thuật hiệu xử lý khí acid cho khí thiên nhiên phần khẳng định tính hợp lý kết nghiên cứu lý thuyết thực tế 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài cho phép đánh giá đề xuất phương án cơng nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh, mở triển vọng khả thi vận chuyển, tồn chứa, chế biến sử dụng khí ngành cơng nghiệp điện khí cơng nghiệp hóa dầu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ MỎ KHÍ CÁ VOI XANH 1.1 Tổng quan khí thiên nhiên 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Thành phần khí thiên nhiên [1] 1.1.3 Phân loại khí thiên nhiên 1.1.4 Tiềm khí việt nam 1.2 Tổng quan mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX) 1.2.1 Vị trí Mỏ khí CVX phát vào năm 2011 nằm ngồi khơi lơ 118, thuộc bể Sông Hồng, cách bờ biển miền Trung khoảng 100 km phía Đơng Theo dự kiến, mỏ khí đưa vào khai thác từ năm 2023 với định hướng sử dụng để cung cấp điện làm ngun liệu cho cơng nghiệp hố dầu Trữ lượng thu hồi chỗ ước tính vào khoảng 150 tỷ m3, gấp lần mỏ Lan Tây Lan Đỏ, lớn Việt Nam thời điểm Dự án khai thác mỏ khí CVX coi “siêu dự án” mở triển vọng cho ngành cơng nghiệp khí Việt Nam Hình 1.1 Vị trí mỏ Cá Voi Xanh 1.2.2 Tầm quan trọng dự án - Đối với nguồn lượng khu vực Dự tính đưa vào khai thác, dự án cung cấp nguồn khí thiên nhiên đặc biệt quan trọng, sử dụng cho nhu cầu phát điện, hóa dầu, động lực phát triển ngành công nghiệp địa phương, góp phần đảm bảo an ninh lượng cho đất nước, thêm động lực phát triển kinh tế địa phương, tạo nhiều việc làm cho khu vực Nguồn khí CVX sử dụng cho nhà máy nhiệt điện khí với tổng cơng suất 3.000 MW - Đối với phát triển kinh tế đất nước Khai thác dầu khí ước tính năm mang 24 tỷ USD cho ngân sách Nhà nước (theo Petro Việt nam), đóng vai trị quan trọng đóng góp vào ngân sách nhà nước, mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho quốc gia, làm cân đối cán cân xuất, nhập thương mại quốc tế, góp phần tạo nên phát triển ổn định đất nước [3] 1.2.3 Thành phần Bảng 1.2 Thành phần mỏ khí Cá Voi Xanh Thành phần N2 CO2 H2S C1 C2 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6 C7 Tổng Hàm lượng (phần mol) 0,1 0,3 0,002 0,58 0,01 0,003 0,001 0,0015 0,0005 0,0004 0,0006 0,001 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH XỬ LÍ KHÍ ACID 2.1 Tác hại khí acid 2.2 Các phương pháp xử lý khí acid 2.2.1 Phương pháp hấp thụ 2.2.1.1 Hấp thụ vật lý Phương pháp thường sử dụng khí acid có áp suất riêng phần cao chứa HC nặng Dung môi vật lý thường dùng: dimethyl ether polyethylene glycol (DMEPEG), N-methyl pyrrolidone (NMP) Ưu điểm: - Các chất hấp thụ khơng sủi bọt, khơng ăn mịn thiết bị - Khi áp suất riêng phần hợp chất acid cao chi phí đầu tư vận hành so với phương pháp hoá học - Việc tái sinh chất hấp thụ vật lý nhiều trường hợp không cần cấp nhiệt mà cần giảm áp suất hệ thống Nhược điểm: - Các dung môi hấp thụ tương đối tốt HC nên mát HC lớn - Việc làm triệt để khí nhiều trường hợp thoả mãn sau xử lý phương pháp hấp thụ hoá học - Sơ đồ công nghệ với nhiều thiết bị cồng kềnh nên khơng phù hợp để xử lý mỏ khí offshore Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động q trình Selexol 2.2.1.2 Hấp thụ hố học Thường sử dụng dung môi amine: MEA, DEA, DIPA, MDEA, … Ưu điểm: - Đảm bảo làm triệt để H2S CO2 - Độ hoà tan HC chất hấp thụ không cao nên giảm mát HC - Thiết bị trình đơn giản bền nên vốn đầu tư thấp Nhược điểm: - Mức độ tách RSH hợp chất chứa lưu huỳnh khác không cao - Tương tác RSH, COS CS2 với vài dung môi tạo thành hợp chất hố học khơng tái sinh - Cần có bậc tuần hồn dung mơi cao tiêu hao nhiệt lượng lớn - Chất hấp thụ sản phẩm tương tác chúng với tạp chất Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động trình khử acid cho khí dung mơi hấp thụ amine 2.2.2 Phương pháp hấp phụ Là phương pháp thường sử dụng để khử tinh khí trường hợp dịng khí có lưu lượng khơng q cao, nồng độ khí acid thấp khí Ưu điểm: sản phẩm có độ cao Hạn chế: không sử dụng phù hợp nguồn khí có lưu lượng lớn chứa hàm lượng tạp chất lớn Hình 2.3 Sơ đồ trình khử acid hấp phụ 2.2.3 Phương pháp thẩm thấu khí Phương pháp thẩm thấu thường sử dụng để tách khí acid áp suất riêng phần chúng nguồn khí cao Hình 2.4 Ngun lý hoạt động màng lọc Phương pháp sử dụng màng lọc lớp mỏng cao phân tử khơng có lỗ xốp mà trình thẩm thấu thực nhờ hòa tan khuếch tán Các hợp chất cao phân tử thường sử dụng dẫn xuất cellulose acetate, polyethersulfones, polyimides, polyamides, … Ưu điểm : - Khơng có chuyển pha thay đổi nhiệt độ nên tiêu tốn lượng - Khả thích nghi cao: thay đổi thành phần khí không làm thay đổi thông số kỹ thuật hệ thống màng - Chi phí đầu tư, vận hành thấp - Chiếm diện tích, phù hợp cho mỏ khí offshore - Ít tác động đến mơi trường khơng chứa phụ gia hố học, khí sản phẩm đạt chất lượng tốt Nhược điểm : - Có vấn đề đóng cặn - Q trình khơng vận hành áp suất riêng phần CO2 thấp Có loại màng lọc: Loại màng lọc phẳng Loại chùm sợi rỗng Hình 2.5 Hai loại màng lọc 2.2.4 Phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp Để tách CO2 nồng độ khí tạp khí thơ cao Tuy nhiên, nhiệt độ thấp CO2 kết tinh (điểm ba -56,57oC) Có cách để giải khó khăn : - Sử dụng phụ gia HC nhẹ (quá trình Ryan-Holme) - Sử dụng tháp chưng cất đặc biệt (quá trình CFZ Controlled Freezing Zone) Tuy nhiên phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp phức tạp mặt công nghệ, dường chưa ứng dụng công nghiệp 10 offshore nguồn khí CVX, phương pháp hấp thụ hố học dung mơi amine lại mang tính khả thi sơ đồ cơng nghệ phân xưởng xử lý khí acid dung môi amine đơn giản thiết bị bền nên vốn đầu tư thấp 3.2 Phương pháp thẩm thấu Đây phương pháp lý tưởng cho mỏ khí ngồi khơi Hình 3.1 So sánh hiệu sử dụng công nghệ loại bỏ CO2 Phương pháp màng thẩm thấu có nhiều ưu điểm sau: - Chi phí vốn thấp: hệ thống màng skid gắn kết nên phạm vi, chi phí thời gian thực để chuẩn bị tối thiểu Chi phí lắp đặt thấp so với công nghệ khác, đặc biệt vị trí lắp đặt ngồi khơi - Chi phí vận hành thấp: Chủ yếu chi phí thay màng, thấp so với việc thay dung môi lượng so với công nghệ truyền thống Những cải tiến cấu tạo thiết kế màng lọc cho phép tăng thời gian sống màng, giảm chi phí vận hành - Sử dụng không gian hiệu quả: xây dựng khối hệ thống màng lọc (Skid) tối ưu hóa sử dụng có hiệu khơng gian có sẵn Điều đặc biệt quan trọng môi trường làm việc khơi, xa liền, việc lắp đặt bố trí khó khăn 11 Hình 3.2 Hình thể việc sử dụng hiệu không gian Skid - Hồn nhanh vốn đầu tư: Thơng thường, hợp đồng mua bán mặt hàng khí tăng giảm theo thời gian Các hệ thống màng linh động, thích hợp với việc tăng giảm suất - Thân thiện với môi trường: hệ thống màng tránh việc loại bỏ định kỳ xử lý dung môi chất hấp phụ Ngồi ra, khí thẩm thấu sử dụng để cung cấp khí nhiên liệu cho phát điện, cung cấp lượng cho máy nén, tái bơm vào giếng [4] Sơ đồ cơng nghệ q trình xử lý khí acid màng lọc Đơn giản sơ đồ giai đoạn: dòng thẩm thấu qua màng (permeate) nồng độ khí acid cao, dịng giàu HC (retentate) sản phẩm Hình 3.3 Sơ đồ cơng nghệ giai đoạn Hình 3.4 Sơ đồ cơng nghệ giai đoạn Đối với sơ đồ loại bỏ khí acid mức cao, có lượng đáng kể HC thẩm thấu qua màng bị mát Do hệ thống màng lọc giai đoạn giúp thu hồi lượng đáng kể HC bị thẩm thấu qua màng Ngồi cịn có cơng nghệ bước (Hình 3.5) cho sản phẩm có độ tinh khiết cao dịng Retentate khỏi màng 12 tiếp tục đưa sang màng Tại màng dịng Retentate lấy ngồi, dòng Permeate chứa chủ yếu CO2 HC bị kéo theo hồi lưu lại Tóm lại, qua phân tích trên, hai phương pháp thích hợp để xử lý khí acid cho khí Hình 3.5 Sơ đồ công nghệ bước thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh hấp thụ dung mơi hóa học màng thẩm thấu CHƯƠNG TỔNG QUAN BỘ PHẦN MỀM ASPEN ONE 4.1 Giới thiệu phần mềm Aspen Custom Modeler Aspen Custom Modeler (ACM) môi trường mô phát triển mơ hình q trình thiết bị Nó xây dựng mơi trường mơ hình hóa cho phép người dùng viết nhiều mơ hình dạng tập hợp phương trình đại số vi phân phi tuyến tính Phần mềm cho phép người dùng nhanh chóng tạo mơ hình thiết bị áp dụng mơ hình thiết bị để mơ tối ưu hóa quy trình ACM kiểm tra tính quán phép đo, kiểm tra mức độ tự giải tập hợp phương trình thơng qua giải định hướng phương trình Mơ hình trạng thái tĩnh động Bên cạnh đó, mơ hình liên kết để sử dụng Aspen Plus Aspen HYSYS vài thao tác đơn giản [8] 13 Phát triển thử nghiệm mơ hình ACM Xuất mơ hình từ ACM Cài đặt mơ hình vào máy tính Sử dụng mơ hình phần mềm Aspen Plus/Aspen HYSYS Hình 4.1 Nguyên lý làm việc phần mềm ACM 4.2 Giới thiệu phần mềm Aspen Properties Desktop Vì q trình mơ địi hỏi phải kết hợp nhiều phần mềm khác nên để thuận lợi cho q trình tính tốn, ta sử dụng phần mềm Aspen Properties Desktop V10 xây dựng hệ cấu tử phương trình nhiệt động dùng chung cho tồn q trình Hình 4.3 Giao diện làm việc phần mềm Aspen Properties 4.3 Giới thiệu phần mềm Aspen HYSYS Đây phần mềm chun dụng để tính tốn mơ cơng nghệ lĩnh vực chế biến dầu khí HYSYS phần mềm có khả tính tốn đa dạng, cho kết có độ xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp q trình tính tốn cơng nghệ, khảo sát thơng số q trình thiết kế nhà máy 14 Hình 4.4 Giao diện làm việc phần mềm HYSYS 4.4 Giới thiệu phần mềm Aspen Process Economic Analyzer Đây phần mềm mơ để tính tốn đưa kết chi phí cho tồn dự án, kết nối trực tiếp với phần mềm mô khác thuộc phần mềm Aspen One như: HYSYS, Aspen Plus,… Hình 4.5 Mơi trường làm việc phần mềm Aspen Process Economic Analyzer Hình 4.6 Đánh giá tính kinh tế trực tiếp phần mềm HYSYS 15 CHƯƠNG MÔ PHỎNG CÁC PHƯƠNG ÁN KHẢ THI NHẰM LOẠI BỎ KHÍ ACID CHO KHÍ MỎ CÁ VOI XANH 5.1 Mô phương án sử dụng màng thẩm thấu (membrane) 5.1.1 Thuật tốn q trình mơ Do phần mềm HYSYS không hỗ trợ công cụ mô màng thẩm thấu nên ta phải sử dụng phần mềm Aspen Custom Model để thiết lập trích xuất vào HYSYS theo sơ đồ thuật toán sau: 5.1.2 Các bước tiến hành mô - Tạo hệ cấu tử lựa chọn phương trình nhiệt động - Sử dụng phần mềm ACM mô Membrane - Tạo model Membrane - Nhập code cho Model Membrane 16 Tạo biểu tượng cho Model Membrane Tạo dòng nguyên liệu sản phẩm cho Membrane Xuất file mô từ ACM sang HYSYS Tiến hành Install Model vào phần mềm HYSYS Sử dụng phần mềm HYSYS để mô Membrane 5.1.3 Mô sơ đồ cơng nghệ bước có hồi lưu - Hình 5.13 Sơ đồ mơ cơng nghệ bước Bảng 5.2 Kết mô công nghệ bước có hồi lưu Ngun liệu Lưu lượng, kmol/h Dịng Retentate 34861,1 Cấu tử N2 24966,7 Dòng Permeate 9894,5 Phần mol 0,1 0,13 1,72E-02 CO2 0,3 7,15E-02 0,88 H2 S 2,00E-03 6,70E-04 5,36E-03 CH4 0,58 0,77 1,00E-01 C2H6 1,00E-02 1,37E-02 6,86E-04 C3H8 3,00E-03 4,17E-03 5,00E-05 iC4H10 1,00E-03 1,39E-03 1,67E-05 nC4H10 1,50E-03 2,08E-03 2,50E-05 iC5H12 5,00E-04 6,95E-04 8,34E-06 nC5H12 4,00E-04 5,56E-04 6,67E-06 C6H14 6,00E-04 8,34E-04 1,00E-05 C7H16 1,00E-03 1,39E-03 1,67E-05 Tổng 1 Mất mát C1 theo dòng permeate (%) C1 thu hồi theo dòng Retentate (%) 4,89 95,11 17 5.1.4 Mô sơ đồ công nghệ giai đoạn có hồi lưu Hình 5.16 Sơ đồ mơ q trình giai đoạn Bảng 5.3 Kết mơ trường hợp giai đoạn có hồi lưu Nguyên liệu Lưu lượng, kmol/h Dòng Retentate Dòng Permeate 34861,1 Cấu tử 24970,4 9890,9 Phần mol N2 0,1 0,13 1,72E-02 CO2 0,3 7,15E-02 0,88 H2 S 0,002 6,00E-04 5,53E-03 CH4 0,58 0,77 1,00E-01 C2H6 0,01 1,38E-02 3,50E-04 C3H8 0,003 4,19E-03 7,08E-06 iC4H10 0,001 1,40E-03 2,36E-06 nC4H10 0,0015 2,09E-03 3,54E-06 iC5H12 0,0005 6,98E-04 1,18E-06 nC5H12 0,0004 5,58E-04 9,44E-07 C6H14 0,0006 8,37E-04 1,42E-06 0,001 1,40E-03 2,36E-06 1 C7H16 Tổng Mất mát C1 theo dòng permeate (%) C1 thu hồi theo dòng Retentate (%) 4,89 95,11 5.1.5 Đánh giá công nghệ màng từ kết mô Từ bảng 5.4 so sánh kết từ công nghệ xử lí: bước giai đoạn Nhận xét: - Cả cơng nghệ xử lí thoả mãn yêu cầu hàm lượng CO2 đề khí vận chuyển đường ống - Với lượng mát dịng Permeate 18 diện tích màng sử dụng cho cơng nghệ bước nhỏ so với công nghệ giai đoạn Do phương pháp sử dụng màng lọc ta lựa chọn công nghệ bước tối ưu Bảng 5.4 So sánh kết từ công nghệ xử lí Cơng nghệ bước 282604 618595 Cơng nghệ giai đoạn 699622 279235 901199 34861 0,58 20219,38 978857 34861 0,58 20219,38 Hàm lượng C1 dòng Permeate Lưu lượng C1 dòng Permeate, kmol/h %CH4 mát dòng Permeate 0,1 989,4 0,1 989,1 4,89 4,89 Hàm lượng CO2 dịng Retentate 0,07 0,07 Diện tích màng 1, m2 Diện tích màng 2, m2 Diện tích tổng, m2 Lưu lượng Feed, kmol/h Hàm lượng C1 feed Lưu lượng C1 feed, kmol/h 5.2 Mô phương án hấp thụ hố học 5.2.1 Cơ sở liệu mơ - Thơng số dịng ngun liệu ban đầu - Tính tốn lưu lượng dịng Lean Amine vào tháp hấp thụ - Thông số vận hành tháp hấp thụ - Thông số vận hành tháp tái sinh - Thông số vận hành thiết bị phụ trợ: Thiết bị trao đổi nhiệt, bơm, van, thiết bị làm mát không khí 5.2.2 Tiến hành mơ Sử dụng thơng số tính tốn tiến hành mơ phần mềm Hysys với mơ hình nhiệt động Acid Gas – Chemical Solvents 19 Hình 5.23 Sơ đồ mơ q trình xử lí khí acid phương pháp hấp thụ hố học 5.2.3 Kết mơ Bảng 5.7 Kết mô Thông số Lưu lượng kmol/h Nguyên liệu Acid Gas Sweet Gas MDEA 34864,96 9091,09 26059,46 141800,76 29 Nhiệt độ oC 24 50 30,27 Áp suất bar 57 2,278 56,56 57 N2 0,10 0,00 0,13 0,00 CO2 0,30 0,94 0,07 0,00 H2 S 0,00 0,01 0,00 0,00 C1 0,58 0,00 0,77 0,00 C2 0,01 0,00 0,01 0,00 C3 0,00 0,00 0,00 0,00 iC4 0,00 0,00 0,00 0,00 nC4 0,00 0,00 0,00 0,00 iC5 0,00 0,00 0,00 0,00 nC5 0,00 0,00 0,00 0,00 C6 0,00 0,00 0,00 0,00 C7 0,00 0,00 0,00 0,00 H2 O 0,00 0,06 0,00 0,51 MDEA 0,00 0,00 0,00 0,49 5.3 So sánh kết hai phương án Bảng 5.8 So sánh chất lượng khí sản phẩm thu từ phương án Đơn vị Nguyên liệu Khí xử lý Khí xử lý (Amine) (Membrane) Nhiệt độ o C 24 30,27 23,54 Áp suất Bar 57 57 79 Lưu lượng Kmol/h 34864,96 26059,46 24966.7 30 7,15 7,15 0,2 0 Nồng độ CO2 khí acid H2 S %mole 20 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÍ KHÍ ACID 6.1 Các bước tiến hành đánh giá tính kinh tế Trong phần mềm Hysys, chọn tab Economics sau chọn Cost Options để tiến hành thiết lập Scenario để tiến hành đánh giá tính kinh tế Các mục thiết lập bao gồm: - Operating Life Of Plant: Vòng đời nhà máy - Length of Plant Setup: Thời gian xây dựng nhà máy - Start of Basic Engineering: Thời gian bắt đầu - Operational Year: Thời gian hoạt động năm Sau thiết lập Scenario mong muốn, click vào Economics Active để tiến hành đánh giá trực tiếp phần mềm HYSYS 6.2 Đánh giá tính kinh tế cho phương án Membrane Sau tiến hành đánh giá tính kinh tế cho phương án Membrane ta thu kết sau: Bảng 6.1 Kết đánh giá tính kinh tế cho phương án Membrane Tổng chi phí đầu tư (USD) 23,728,600 Tổng chi phí vận hành (chưa tính màng lọc) (USD/Năm) 24,568,400 Tổng chi phí phụ trợ (USD/Năm) 20,973,400 Chi phí thiết bị (chưa tính màng lọc) (USD) 11,281,300 Chi phí lắp đặt (USD) 12,247,800 Tổng chi phí (USD) 92,799,500 Kết chưa bao gồm chi phí cho màng lọc Do đó, dựa loại màng lọc chọn [9] để tính tốn chi phí cho màng lọc: Bảng 6.2 Chi phí màng lọc Chi phí màng lọc (USD/m2) 90 Tổng diện tích màng lọc (m2) 901199 Tổng chi phí màng lọc (USD) 81,107,910 Chi phí vận hành (USD/Năm) 4,055,396 21 Với tuổi thọ trung bình màng lọc năm [11] vòng đời dự án 15 năm, có lần thay màng lọc trình vận hành dự án Để thuận lợi cho trình so sánh chi phí phương án, ta tính tổng chi phí thay màng lọc vịng 15 năm chia trung bình cho năm để cộng vào chi phí vận hành Bảng 6.3 Chi phí vận hành màng lọc 15 năm Chi phí lần thay màng lọc (USD) 81,107,910 Tuổi thọ màng lọc (Năm) Vòng đời dự án (Năm) 15 Tổng chi phí màng lọc cho tồn dự án (USD) 405,539,550 Chi phí màng lọc tính trung bình năm (USD/Năm) 27,035,970 Bảng 6.4 Chi phí thực tế phương án Membrane Tổng chi phí đầu tư (USD) 23,728,600 Tổng chi phí vận hành (USD/Năm) 55,659,766 Tổng chi phí phụ trợ (USD/Năm) 20,973,400 Chi phí thiết bị ( (USD) 92,389,210 Chi phí lắp đặt (USD) 12,247,800 Tổng chi phí (USD) 204,998,776 6.3 Đánh giá tính kinh tế cho phương án hấp thụ hoá học Tương tự phương án Membrane, ta đánh giá tính kinh tế trực tiếp phần mềm HYSYS thu kết sau: Bảng 6.5 Kết đánh giá tính kinh tế phương án hấp thụ hố học Tổng chi phí đầu tư (USD) 61,981,800 Tổng chi phí vận hành (USD/Năm) 115,278,000 Tổng chi phí phụ trợ (USD/Năm) 104,761,000 Chi phí thiết bị (USD) 22,384,200 Chi phí lắp đặt (USD) 39,630,000 Tổng chi phí (USD) 344,035,000 22 6.4 So sánh lựa chọn phương án tối ưu Bảng 6.6 So sánh chi phí hai phương án Membrane Hấp thụ hoá học Tổng chi phí (USD) 204,998,776 344,035,000 Tổng chi phí vận hành (USD/Năm) 55,659,766 115,278,000 Tổng chi phí phụ trợ (USD/Năm) 20,973,400 104,761,000 Qua bảng số liệu trên, dễ dàng nhận thấy phương án hấp thụ hố học tiêu tốn chi phí lớn nhiều so với phương án membrane So sánh chi phí tính cho đơn vị sản phẩm hai phương án Với vòng đời dự án 15 năm, để dễ dàng cho việc so sánh ta chọn thời gian thu hồi vốn 15 năm Giả sử vay ngân hàng X khoản tiền với lãi suất tính theo USD 7%/năm Ta sử dụng cơng thức tính khấu hao năm sau: ( ) ( ) Với n: số năm dư nợ Từ ta tính số tiền phải trả năm cho ngân hàng Và chi phí cho đươn vị sản phẩm tính theo cơng thức: Chi phí (đầu tư vận hành phụ trợ)/(Lưu lượng khí sản phẩm) Hình 6.4 Đồ thị lãi suất phải trả cho phương án hấp thụ hố học 23 Hình 6.5 Đồ thị lãi suất phải trả cho phương án membrane Hình 16.6 Đồ thị thể chi phí tr n đơn ị ản phẩm cho hai phương án Từ bảng so sánh trên, ta dễ dàng nhận thấy chi phí cho đơn vị sản phẩm phương án membrane thấp khoảng 2, lần so với phương pháp hấp thụ hố học Từ cho phép ta đánh giá lựa chọn phương án tối ưu cho trình xử lý khí acid mỏ khí Cá Voi Xanh phương án sử dụng màng thẩm thấu (membrane) với công nghệ hai bước 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau trình nghiên cứu thực luận văn với nổ lực thân với hướng dẫn tận tình GVC TS Lê Thị Như Ý, tơi hồn thành luận văn với nội dung sau:  Đã tìm hiểu thấu đáo dự án mỏ khí Cá Voi Xanh, dự án có tiềm ảnh hưởng lớn đến phát triển khu vực miền Trung nói riêng nước ta nói chung  Đi sâu nghiên cứu cơng nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên, đặc biệt hai phương pháp sử dụng màng thẩm thấu phương pháp hấp thụ hoá học  Mô thành công sơ đồ công nghệ cho phương án hấp thụ hố học sử dụng dung mơi amine để xử lý khí acid cho mỏ Cá Voi Xanh phần mềm HYSYS Đặc biệt, mô thành công sơ đồ công nghệ (hai bước hai giai đoạn) cho phương án xử lý khí acid màng thẩm thấu thông qua phần mềm Aspen One Các kết mô thu từ hai phương án khả quan  Tính tốn kinh tế cho phương án từ cho phép đưa lựa chọn phương án phù hợp để loại bỏ khí acid cho dự án mỏ khí Cá Voi Xanh phương án sử dụng màng thẩm thấu với công nghệ hai bước Kiến nghị: Với kết nghiên cứu đạt được, đề tài đưa phương án cơng nghệ cho việc xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh Với việc xử lý khí giàn phương án sử dụng màng thẩm thấu với công nghệ hai bước phương án thích hợp Tuy nhiên, phương án cần đánh giá kiểm chứng thêm mặt kỹ thuật kinh tế với khảo sát/nghiên cứu công bố với việc sử dụng loại màng cụ thể nhà cung cấp quyền để triển khai thực tế ... CỨU ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH? ?? 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, mô nhằm đánh giá đề xuất phương án cơng nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ. .. dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc trưng khí mỏ Cá Voi Xanh - Nghiên cứu lựa chọn phương án công nghệ phù hợp để xử lý khí acid cho khí mỏ Cá Voi Xanh - Sử dụng công cụ mô nhằm đánh giá đề xuất. .. hợp cho trường hợp khác Vậy phương án phù hợp để xử lý khí acid cho mỏ khí CVX mặt yêu cầu kỹ thuật lẫn tính hiệu kinh tế? Vì vậy, nghiên cứu ? ?Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí acid cho khí