Nghiên cứu khả năng thay thế nguồn nguyên liệu cho nhà máy xử lý khí dinh cố từ nguồn khí đồng hành mỏ bạch hổ sang nguồn khí tự nhiên

Luận văn thạc só CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Phan Minh Tân Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn Thạc só bảo vệ Hội Đồng Bảo Vệ Luận Văn Thạc Só, Trường Đại học Bách khoa, ngày … tháng… năm 2007 Luận văn thạc só Trường Đại Học Bách Khoa CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Phòng Đào Tạo SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC oOo oOo -Tp HCM, ngày….…tháng …… năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Bùi Phú Ân Ngày, tháng, năm sinh : 06/05/1981 Chuyên ngành : Công Nghệ Hóa Học Phái : nam Nơi sinh : Quảng Ngãi MSHV : 00505090 I TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu khả thay nguồn nguyên liệu cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố từ nguồn khí đồng hành mỏ Bạch Hổ sang nguồn khí tự nhiên II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Tìm hiểu qui trình công nghệ sản xuất nhà máy xử lý khí Dinh Cố - Tìm hiểu yêu cầu tiêu chất lượng loại sản phẩm: khí khô thương phẩm (Salegas), LPG Condensate - Khảo sát khả thay thế, tính toán hiệu kinh tế, tối ưu hóa mô hình - Đề xuất hướng nghiên cứu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2007 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/10/2007 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHAN MINH TÂN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS.Phan Minh Tân TS.Nguyễn Ngọc Hạnh Nội dung đề cương luận văn thạc só hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày…….tháng…… năm 2008 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Luận văn thạc só Lời cảm ơn Sau thời gian tham gia học tập khoa Công Nghệ Hóa Học, đến tác giả hoàn thành luận văn Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô môn, người truyền thụ cho nhiều kiến thức quý báu đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phan Minh Tân, người thầy tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến ThS Lê Tất Thắng ban giám đốc nhà máy xử lý khí Dinh Cố hướng dẫn tạo điều kiện cho thu thập đầy đủ số liệu cần thiết Cuối tác giả xin tỏ lòng biết ơn đến ba mẹ, người thân bạn bè giúp đỡ, động viên nhiều tháng năm học tập Luận văn thạc só Lời Nói Đầu Công nghiệp dầu khí nước ta non trẻ ngành công nghiệp có tầm quan trọng hàng đầu, mang ý nghóa chiến lược, doanh thu hàng năm từ ngành công nghiệp chiếm phần lớn tổng thu nhập quốc dân nước ta Trước phải đốt bỏ lượng lớn khí đồng hành thu với trình khai thác dầu từ mỏ Bạch Hổ số mỏ khác, điều lãng phí mà gây ô nhiễm môi trường Để tận thu nguồn khí đồng thời để đáp ứng nhu cầu sản phẩm khí nước ngày tăng, từ năm 1995 tổng công ty dầu khí Việt Nam bắt đầu xây dựng hệ thống thu gom khí từ mỏ khơi nhà máy xử lý, chế biến sản phẩm khí Dinh Cố Nhà máy Dinh Cố nhà máy xử lý chế biến sản phẩm từ khí Việt Nam, với công nghệ làm lạnh nhờ sử dụng van giảm áp (Throttle) Turpo-Expander (Ứng dụng hiệu ứng Joule-Thomson), có làm lạnh để tận dụng nhiệt lạnh xem công nghệ đại giới Sản phẩm nhà máy là: Salegas (khí thương phẩm), LPG Condensate Nhà máy thiết kế với thời gian hoạt động 30 năm, nguồn nguyên liệu khí đồng hành mỏ Bạch Hổ Tuy nhiên, tương lai không xa nguồn khí Bạch Hổ cạn kiệt (Theo dự đoán khoảng từ đến năm nữa), cần phải nhanh chóng khảo sát để tìm nguồn nguyên liệu nhằm trì hoạt động nhà máy Từ thực tế tác giả chọn đề tài:``Nghiên cứu khả thay nguồn nguyên liệu cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố từ nguồn khí đồng hành mỏ Bạch Hổ nguồn khí tự nhiên” cho luận văn tốt nghiệp Trong phạm vi luận văn tác giả tập trung khảo sát khả thay nguồn nguyên liệu khí tự nhiên Nam Côn Sơn cho Nhà máy xử lý khí Dinh cố, yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu này, đồng thời kết hợp nghiên cứu tối ưu hóa sản xuất nhằm thu hiệu kinh tế cao Do nhiều hạn chế nên trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý thầy cô, anh chị, bạn ngành giúp đỡ góp ý để tác giả bổ sung cho kiến thức hạn chế đồng thời để luận văn hoàn thiện Luận văn thạc só ABSTRACT The first gas processing plant in VietNam, GPP Dinh Co was built in 1999 It is designed to process the Bach Ho associated gas and it has three modes of operation: AMF, MF and GPP The Dinh Co Project is designed for about 30 years operation; but The Bach Ho field will be exhausted in the near future (The estimated remaining time is about only to years), therefore we must find the new feed to replace for the current one In this thesis, we only survey to use the Nam Con Son natural gas for GPP Dinh Co: • The first, we survey to find the operating parameters, which is in the designed limitation of all current equipments • Then, we find the the optimum mode with the objective funtion is getting the maximum mass flow of liquid product • The last, we improve the flowsheet and find the optimum parameters to get the most profit Luận văn thạc só Mục Lục Chương I: Giới Thiệu Nhà Máy Xử Lý Khí Dinh Cố ……… ………… 1.1 Nguyên Liệu Hiện Tại Của Nhà Máy……………………………… …….… 1.2 Giới Thiệu Các Sản Phẩm: Khí Khô Thương Phẩm, LPG Condensate … 1.3 Các Chế Độ Vận Hành Của Nhà Máy………………………… ………… 13 1.4 Tối Ưu Hóa Trong Các Nhà Máy Xử Lý Khí 22 Chương II: Tình Hình Nguyên Liệu Khí Của Việt Nam…………… …….27 2.1 Mỏ Lan Tây –Lan Đỏ……………………………………………………… 28 2.2 Mỏ Rạng Đông………………………… ………………………………… 29 2.3 Mỏ Bạch Hổ mỏ Rồng………………………… ……………………… 29 2.4 Mỏ khí Tiền Hải vùng trũng Hà Nội……… …………………….………30 Chương III: Phần Mềm Mô Phỏng Và Tối Ưu Hóa Hệ Thống Công Nghệ Hóa Học…….………….………………………………………… 31 3.1 Giới Thiệu Chung.…….………….………………………………………… 32 3.2 Đặc Điểm Của Các Chương Trình Mô Phỏng……………… …………… 33 3.3 Các Phần Mềm Mô Phỏng Công Nghệ Chế Biến Dầu & Khí…….….…… 33 3.4 Phần Mềm Hysys…………………………………………………… …… 34 3.5 Tối ưu hoá quy trình công nghệ sử dụng công cụ tối ưu hoá (Optimizer)… 49 Chương IV: Khảo Sát Khả Năng Thay Thế Nguồn Nguyên Liệu Cho Nhà Máy Dinh Cố…………… …………………………………… 52 4.1 Tính Thực Tiễn Của Đề Tài………………………………………….………53 4.2 Định Hướng Nghiên Cứu………………………………… ……………… 55 4.3 Các Thông Số Giới Hạn Theo Thiết Kế Của Thiết Bị 56 4.4 Xây Dựng Mô Hình…………………………… …………………………….57 4.5 p Dụng Mô Hình Với Nguyên Liệu Là Khí Tự Nhiên Nam Côn Sơn … 64 4.6 Khảo Sát, Tối Ưu Các Thông Số (Sơ đồ công nghệ không thay đổi)…….….69 4.7 Tối Ưu Hóa Bài Toán Kinh Tế……………………………………………….83 Kết Luận …………………………… ………………………………………….95 Phụ lục 1: Sơ Đồ Công Nghệ Các Chế Độ Vận Hành Khác Nhau…………… 96 Phụ lục 2: Danh Mục Các Bảng Biểu Và Hình Vẽ……………………… … 101 Phụ lục 3: Số Liệu Tính Toán Phần Mềm Của Phương n 2………………….104 Tài liệu tham khảo………………………………………… ……….……142 Luận văn thạc só CHƯƠNG I GIỚI THIỆU NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ Luận văn thạc só Nhà máy xử lý khí Dinh Cố đưa vào vận hành từ tháng 10 năm 1997, với công suất thiết kế 1,5 tỉ m3 khí/năm, công ty NKK Corporation thiết kế sở, nhà thầu SAMSUNG thiết kế chi tiết xây dựng Nhà máy xây dựng xã An Ngãi, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, cách tỉnh lộ 44 khoảng km, cách huyện Long Hải khoảng 6km hướng Bắc Nhà máy có tổng diện tích 89600 m2, dài 329 m, rộng 280 m Nhà máy thiết kế sở vận hành 24h/ngày, 350 ngày/năm, ưu tiên hàng đầu việc thu nhận toàn khí từ biển vào Tổng công ty dầu khí Việt Nam nghiên cứu xây dựng nhà máy xử lý khí Dinh Cố bao gồm mục đích sau: • Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom trình khai thác dầu thô từ mỏ Bạch Hổ mỏ lân cận (Trước khí bị đốt bỏ lãng phí gây ô nhiễm môi trường) • Cung cấp khí thương phẩm làm nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện Phú Mỹ làm nguyên nhiên liệu cho ngành công nghiệp khác • Thu hồi sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao LPG Condensate Việc xây dựng đưa vào hoạt động nhà máy xử lý khí Dinh Cố mang ý nghóa chiến lược to lớn mặt kinh tế, tận dụng lượng lớn khí đồng hành trước bị đốt bỏ, mang lại doanh thu từ việc bán sản phẩm hóa lỏng Condensate Ngoài tiết kiệm lượng ngoại tệ đáng kể chi phí cho việc nhập sản phẩm từ nước Nói chung dự án góp phần lớn thúc đẩy đất nước hội nhập kinh tế, đẩy mạnh công nghiệp hóa đại hóa tạo bước nhảy kinh tế 1.1 Nguyên Liệu Hiện Tại Của Nhà Máy Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ dẫn nhà máy Dinh Cố theo đường ống ngầm đường kính 16 inch để xử lý nhằm thu hồi LPG, Condensate khí khô Các sản phẩm lỏng sau khỏi nhà máy dẫn kho cảng Thị Vải theo ba đường ống đường kính inch, khí khô đưa nhà máy điện thông qua hệ thống đường ống 16 inch để dùng làm nhiên liệu Nhà máy chế biến khí xây dựng theo thiết kế bước đầu sử dụng nguyên liệu với lưu lượng 4,3 triệu m3/ngày đêm Hiện nay, mỏ Rạng Đông vào khai thác dầu Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam đầu tư xây dựng đường ống dẫn khí từ mỏ Rạng Đông mỏ Bạch Hổ Do đó, toàn lượng khí mỏ Rạng Đông mỏ Bạch Hổ nén dẫn chung vào bờ, tổng lưu lượng khí cung cấp cho nhà máy khí Dinh Cố khoảng 5,8 triẹâu m3/ngày Luận văn thạc só Bảng 1.1: Một số đặc tính kỹ thuật nguyên liệu Bạch Hổ Đặc tính kỹ thuật Lưu lượng Nhiệt độ p suất Khối lượng riêng 450C, 125 bar Độ nhớt Phân tử lượng Nhiệt trị toàn phần Thành phần C1 C2 C3 i-C4 n- C4 i-C5 n- C5 C6+ H2O CO2 N2 Đơn vị tính m /ngày C Bar Kg/m3 Cp g/mol MJ/m3 %mol Giaù trò 5.8*106 27 75 165.1 0.0202 23.6 52.0 74.278 12.084 7.005 1.612 2.362 0.671 0.728 0.914 0.018 0.327 1.2 Giới Thiệu Các Sản Phẩm: Khí Khô Thương Phẩm, LPG Condensate Các hydrocarbon khí lỏng nguyên liệu quan trọng nhiều lónh vực sản xuất đời sống, nguồn lượng thay tương lai gần Đặc biệt hydrocarbon khí, chúng có suất tỏa nhiệt cao, cháy cho khói cháy hoàn toàn gây ô nhiễm môi trường Ngày sử dụng làm nhiên liệu cho nhiều ngành công nghiệp, làm chất đốt dân dụng, dần thay cho loại xăng dầu chạy xe máy, ôtô…Khí hydrocarbon nguyên liệu để sản xuất sản phẩm trung gian cho công nghiệp hóa dầu sản xuất: phân đạm, phân hữu cơ, polyme nguyên liệu tổng hợp khác 1.2.1 Khí Khô Thương Phẩm (Salegas) Khí khô thương phẩm khí qua chế biến, đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn để vận chuyển đường ống thỏa mãn yêu cầu khách hàng tiêu áp suất bão hòa, khả bay hơi, nhiệt trị Luận văn thạc só 10 Khí khô có thành phần chủ yếu CH4 (≥ 90%) C2H6, nhiên tùy theo điều kiện xử lý mà thành phần khí có thay đổi Chỉ tiêu chất lượng: khí khô bị lẫn hydrocarbon nặng vài tạp chất khác như: H2S, CO2, N2 nước, để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu khí khô phải đạt tiêu chất lượng sau: Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng khí khô thương phẩm Tên tiêu Nhiệt độ điểm sương nước 45 bar Nhiệt độ điểm sương hydrocarbon 45 bar Hàm lượng tạp chất có đường kính ≤10μm Hàm lượng H2S Hàm lượng lưu huỳnh tổng Nhiệt trị toàn phần p suất Thành phần khí N2 CO2 C4+ Đơn vị tính C Chất lượng đăng ký