Báo cáo mô phỏng Hysis OLGA LPG Đại học Bách Khoa Hà Nội (Có file mô phỏng đính kèm)

BÁO CÁO BÀI TẬP MÔ PHỎNG MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LPG Họ tên: MSSV: Lớp: I Phạm Đắc Nhân 20132851 KTHH 03 – K58 Phân tích, đánh giá, so sánh case mơ Phân tích đánh giá a) Lưu trình mơ Hình 1: Sơ đồ lưu trình mơ b) Mơ tả lưu trình Dịng ngun liệu đầu hỗn hợp hidrocacbon lượng nhỏ H 2S N2 trộn với nước để mô với thực tế Do số liệu thành phần cấu tử phân tích qua sắc ký khí mà sắc ký khí khơng phép có lẫn nước dịng nên nước tách trước Để mơ với dịng ngun liệu ban đầu, cần trộn thêm dòng nước vào Dòng nguyên liệu qua bình tách mơ thiết bị tách Slug-Catcher Tại dòng nguyên liệu chia làm hai dòng lỏng khí chế biến theo hai đường khác Dịng khí tiếp tục tách lỏng lần bình tách V08 trước vào Spliter V06 – mô tháp hấp phụ sử dụng chất hấp phụ có nhiệm vụ tách loại hồn tồn nước Sau loại nước, dịng khí chia làm hai phần thiết bị chia dòng TEE-100, với tỉ lệ chia dịng Gas2/Gas1 1/2 Dịng khí Gas2 trao đổi nhiệt với dịng khí khỏi tháp C05 trước qua van VLV-100 để giảm áp xuống 33 bar – áp suất làm việc tháp C05 Sau trình làm lạnh giảm áp, dịng Gas2 lúc vào đỉnh tháp C05 dạng hỗn hợp lỏng Dịng khí Gas1 vào đầu giãn K100 để giảm áp xuống 33 bar vào đáy tháp C05 Dịng khí khỏi đỉnh tháp C05 gồm chủ yếu cấu tử C1 C2 quay lại trao đổi nhiệt với dịng Gas2 sau vào đầu nén K-101 để nén tới áp suất cần thiết sản phẩm khí khơ Sale Gas Dịng lỏng đáy tháp C05 vào đĩa tháp C01 để tách triệt để cấu tử C C2 Dòng lỏng khỏi Slug-Catcher giảm áp xuống 75 bar vào bình tách ba pha V03 Bình tách V03 có nhiệm vụ tiếp nhận lỏng từ tất bình tách khác lưu trình, tách nước dòng lỏng trước vào tháp chưng Dòng lỏng khỏi bình tách V03 giảm áp xuống áp suất làm việc tháp chưng C01, sau trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm đáy tháp C02 trước vào tháp chưng C01 Tháp chưng C01 làm việc áp suất 29 bar, có nhiệm vụ tách cấu tử nhẹ C C2 đỉnh tháp Tuy nhiên dòng đỉnh tháp C01 khơng đưa vào dịng khí thương phẩm Sale Gas lẫn lượng lớn C nên qua máy nén K-01, K-02 K03 để đưa lại bình tách V08 nhằm tách triệt để C lẫn Dòng lỏng đáy tháp C01 chứa cấu tử C3+ đưa qua tháp chưng C02 làm việc 11 bar có nhiệm vụ tách sản phẩm BuPro chứa C3 C4 đỉnh tháp sản phẩm Condensate đáy tháp Dòng sản phẩm BuPro sau đưa qua tháp chưng C03 làm việc 16 bar để tách riêng hai sản phẩm propane butane c) Đánh giá cân vật chất, cân lượng (Bảng cân vật chất cân lượng trang bên) Dịng ngu liệu vào gồm có dịng Gas dịng Water, có tổng lưu lượng 6153 tấn/ngày Các dòng gồm H2O (V06), H2O (V03), Sale Gas, Fuel Gas, Condensate, Propane Butane, với tổng lưu lượng 6152 tấn/ngày Sai số 0.01% Các dịng mang lượng vào lưu trình gồm có dòng nguyên liệu, lượng cấp cho tháp hấp thụ V06, lượng cấp cho máy nén K01, K02, K03, lượng cấp cho tháp chưng C01, C02, C03, lượng cấp cho bơm Các dòng mang lượng gồm có dịng sản phẩm ra, dòng lượng từ thiết bị làm lạnh Sai số cân lượng 0.01% d) Hiệu suất thu hồi LPG Nguyên liệu đầu vào dòng khí đồng hành gồm hidrocacbon từ C đến C7+ Sau qua trình chế biến thu sản phẩm khí khơ Sale Gas (C C2), Propan (C3), Butane (C4) Condensate (C5+) Trong LPG sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao Do vậy, hiệu suất thu hồi LPG thông số quan trọng cần quan tâm để tối ưu thơng số cơng nghệ Sử dụng cơng cụ Spreadsheet, ta tính tốn hiệu suất thu hồi LPG cơng nghệ Hình 2: Tính tốn cơng cụ Spreadsheet Lượng LPG ngun liệu vào 826.75 kmol/h, lượng LPG thu hồi 640.14 kmol/h, đạt 77.43% Lượng LPG lại chưa thu hồi hết chủ yếu lẫn vào dịng khí Sale Gas 81.7 kmol/h dịng khí nhiên liệu Fuel gas 104.12 kmol/h Như hiệu suất thu hồi LPG thấp So sánh với số liệu thực tế công nghệ GPP Dinh Cố Công suất Nhà máy xử lý khí Dinh Cố giai đoạn thiết kế 4,3 triệu m3 khí/ngày Với lưu lượng áp suất khí tới Nhà máy 109 bar Từ năm 2002, khí đồng hành từ mỏ Rạng Đơng đưa giàn nén trung tâm mỏ Bạch Hổ để đưa bờ công suất tăng lên 5,7 triệu m3 khí/ngày Do lưu lượng dịng khí tăng lên, sụt áp đường ống tăng mạnh dẫn đến áp suất tới Nhà máy khoảng 60 - 80 bar Cụm máy nén công suất lớn K-1011A/B/C/D lắp đặt đầu vào Nhà máy để nâng áp dịng khí lên 109 bar áp suất thiết kế, đảm bảo hoạt động Nhà máy Nguyên liệu đầu vào công nghệ 4.3 triệu m khí/ngày làm việc áp suất 109 bar tức tương ứng với chế độ GPP Nhà máy xử lý khí Dinh Cố nên ta so sánh thông số sản phẩm với chế độ GPP Nhà máy Đây công nghệ sử dụng công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp có chu trình làm lạnh trong, sử dụng thiết bị Turbo-expander Đây phương pháp chế biến khí có hiệu kinh tế cao, làm lạnh sâu, dễ dàng điều khiển tự động hóa, tự động điều chỉnh thành phần hỗn hợp khí đầu vào thay đổi a) Sản phẩm khí khơ Tiêu chí Cơng nghệ Nhà máy Sản lượng (triệu m3 khí/ngày) 3.5 Methane 87.43 89.18 Ethane 10.68 4.47 41.44 40.21 Tiêu chuẩn Thành phần mol (%) Nhiệt trị toàn phần (MJ/m3) Min 37 Nhiệt độ điểm sương HC (⁰C) -45.4 -17.5 Max Công nghệ Nhà máy Tiêu chuẩn 804 900 Propane 56.00 60.08 n-Butane 23.14 20.87 i-Butane 17.65 14.45 Áp suất Reid (kPa) 850 905 Tỉ trọng 15⁰C (kg/l) 0.4984 0.5375 Khơng có Khơng có 50.67 49.19 Cơng nghệ Nhà máy 221.5 400 Điểm sôi đầu 27.30 34 10% 37.97 43 50% 46.63 52 90% 99.67 97 Điểm sôi cuối 131.9 131 Max 180 Áp suất Reid (psi) 11.6 11.9 Max 12.1 Tỉ trọng 15⁰C (kg/l) 0.6336 0.6601 Khơng có Khơng có b) Sản phẩm LPG Tiêu chí Sản lượng (tấn/ngày) Thành phần mol (%) Hàm lượng nước Khối lượng phân tử Max 1430 Khơng có c) Sản phẩm Condensate Tiêu chí Sản lượng (tấn/ngày) Tiêu chuẩn Chưng cất (⁰C) Hàm lượng nước Max 45 Khơng có Vị trí đặt Set Áp suất thông số quan trọng nhà máy Sự chênh áp thiết bị động lực cho dịng vật chất di chuyển nhà máy Vì ln phải đảm bảo có chênh áp cần thiết thiết bị Khi khảo sát thay đổi áp suất đầu vào, xuất vài vị trí có xung đột thông số áp suất giá trị khảo sát giá trị nhập vào trước khiến cho việc tính tốn khơng thể thực II Vị trí Splitter V06 Giá trị áp suất hai dịng DHD Gas H2O (V06) nhập xây dựng lưu trình 108 bar Tuy nhiên khảo sát từ giá trị áp suất thấp 108 bar làm cho áp suất dòng vào Splitter V06 nhỏ áp suất dịng ra, dẫn đến dừng q trình tính tốn Vì ta cần đặt Set cho dòng Splitter V06, đảm bảo áp suất dịng ln nhỏ áp suất dịng vào 100 kPa Vị trí máy nén K-03 Các máy nén K-01, K-02 K-03 có nhiệm vụ nâng áp dịng khí tuần hồn lên áp suất áp suất dòng ban đầu Giá trị áp suất dòng khỏi máy nén K-03 nhập xây dựng lưu trình 109 bar Tuy nhiên khảo sát, giá trị áp suất đầu vào thay đổi mà áp suất dịng tuần hồn giữ ngun 109 bar, khiến cho trộn với nhau, dẫn đến dừng q trình tính tốn Vì vậy, cần đặt Set cho dòng khỏi máy nén K-03, đảm bảo áp suất dòng khỏi máy nén K-03 ln áp suất dịng trước vào bình tách V08 Khảo sát áp suất làm việc Do lưu lượng dịng khí đầu vào có thay đổi giai đoạn vận hành khác nhau, nên áp suất dịng khí đầu vào thay đổi từ 75 bar đến 109 bar Do ta khảo sát ảnh hưởng áp suất vận hành khoảng hiệu suất thu hồi LPG thành phần C3 C4 Giá trị áp suất 109 bar thiết kế từ ban đầu xây dựng nhà máy, dựa vào áp suất đầu giàn, lưu lượng dịng bơm lên, áp suất dịng khí khơ đầu đảm bảo cho trình vận chuyển tiếp nhận đầu cuối Trong thực tế, Nhà máy xử lý khí Dinh Cố khơng chạy tháp chưng C-03 để thu riêng C3 C4 nhu cầu sử dụng LPG Việt Nam chủ yếu để dùng làm nhiên liệu đốt nên không yêu cầu cao tỉ lệ C3 C4 Vì vậy, để đơn giản cho trình khảo sát, ta bỏ qua tháp C-03, quan tâm đến dòng sản phẩm BuPro tháp chưng C-02 Tạo casestudy với áp suất đầu vào thay đổi từ 75 bar đến 109 bar, bước chạy 100 kPa Thêm ba biến cần quan tâm phần mol propan n-butan dòng BuPro, hiệu suất thu hồi LPG (tính Spreadsheet) Sau chạy xong khảo sát ta đồ thị thành phần dịng BuPro sau: III Hình 3: Đồ thị phụ thuộc phần mol propan n-butan dòng BuPro Khi áp suất đầu vào thay đổi từ 75 bar lên 109 bar, phần mol propan dòng BuPro tăng từ 0.514 lên 0.576, phần mol n-butan giảm dần từ 0.236 xuống 0.215 Như vậy, áp suất đầu vào tăng lên tỉ lệ propan/butan dòng BuPro tăng lên Điều xảy hoạt động Turbo-Expander Dòng khỏi đầu giãn có áp suất áp suất hoạt động tháp C-05, nên coi áp suất khơng đổi Khi dịng vào có áp suất lớn chênh lệch áp suất cao, dịng làm lạnh sâu, có nhiều cấu tử propan ngưng tụ thành lỏng Butan có nhiệt độ sôi cao nên ngưng tụ trước, propan ngưng tụ sau Lượng propan ngưng tụ nhiều hay phụ thuộc vào nhiệt độ làm lạnh sâu Vì áp suất đầu vào lớn, propan ngưng tụ nhiều, dẫn đến phần mol propan dong BuPro lớn Cũng lý mà lượng LPG thu hồi nhiều áp suất đầu vào tăng, dẫn đến hiệu suất thu hồi LPG tăng mạnh từ 66% áp suất 75 bar lên gần 76% áp suất 109 bar Hình 4: Đồ thị phụ thuộc hiệu suất thu hồi LPG Như vậy, với lý phân tích trên, áp suất vận hành 109 bar cho hiệu suất thu hồi LPG cao đem lại hiệu kinh tế lớn  ... phẩm LPG Tiêu chí Sản lượng (tấn/ngày) Thành phần mol (%) Hàm lượng nước Khối lượng phân tử Max 1430 Khơng có c) Sản phẩm Condensate Tiêu chí Sản lượng (tấn/ngày) Tiêu chuẩn Chưng cất (⁰C) Hàm... thay đổi giai đoạn vận hành khác nhau, nên áp suất dịng khí đầu vào thay đổi từ 75 bar đến 109 bar Do ta khảo sát ảnh hưởng áp suất vận hành khoảng hiệu suất thu hồi LPG thành phần C3 C4 Giá trị... lượng LPG thu hồi 640.14 kmol/h, đạt 77.43% Lượng LPG lại chưa thu hồi hết chủ yếu lẫn vào dịng khí Sale Gas 81.7 kmol/h dịng khí nhiên liệu Fuel gas 104.12 kmol/h Như hiệu suất thu hồi LPG thấp