Bảng 3.3: Hệ thống cầu cảng xuất nhập sau khi có kho LPG lạnh
TT
Tên
tuyến Chức năng nhiệm vụ
Công suất Thiết kế
Hiện hữu/Bổ sung
1 Tuyến 1 Nhập LPG lạnh 1200 T/h Bổ sung 2 Tuyến 2 Nhập LPG lạnh 1200 T/h Bổ sung 3 Tuyến 3 Xuất LPG định áp Hiện hữu 4 Tuyến 4 Xuất/nhập Cond/Refor/Xăng Hiện hữu 5 Tuyến 5 Nhập VCM Hiện hữu 3.7. HỆ THỐNG KHO CHỨA LPG LẠNH
Bồn lạnhTheo các tiêu chuẩn Quốc tế, việc định nghĩa “tồn chứa” (contaiment)
là theo kết cấu và công nghệ sử dụng. Trong đồ án này, thuật ngữ “tồn chứa” (contaiment) để định nghĩa cho kho chứa LPG lạnh an toàn và cách nhiệt. Bồn được
thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn LPG (EMMUA 147).
3.7.1. Single Containment Tank
“Single Containment Tank” chứa LPG lạnh bao gồm lớp bồn bên trong và phần bao ngoài. Yêu cầu phần kĩ thuật phía trong bồn đáp ứng chứa LPG ở nhiệt độ
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 49
thấp. Phần bên ngoài bồn với mục đích cách nhiệt và chứa hơi. Tuy nhiên, phần bao
ngoài sẽ không có chức năng chứa LPG lạnh bị rò rỉ từ lớp trong.
Tường bao được xây dựng xung quanh bồn nhằm mục đích chứa đủ toàn bộ lượng LPG trong trường hợp bồn bị sự cố rò rỉ lớn. Nhờ đó LPG rò rỉ sẽ được cách ly và kiểm soát. Tường bao được thiết kế để chứa được 110% dung lượng kho và đủ cao để chế ngự các dòng chất lỏng rò rỉ phun ra từ bồn không bắn ra ngoài. “Single Containment Tank” yêu cầu một diện tích rộng hơn cho thiết bị của kho LPG bởi vì
tường bao chiếm một diện tích rộng.
3.7.2. Double Containment Tank
Bồn này được thiết kế và xây dựng để cả phần trong bồn và ngoài bồn có khả năng chứa đựng sản phẩm lỏng lạnh. Phần bồn trong chứa LPG tại điều kiện vận hành bình thường. Phần bồn ngoài thiết kế cho mục đích chứa LPG rò rỉ từ phần bồn trong và hơi do sự bay hơi.
3.7.3. Full Containment Tank
Tương tự như “Double Containment Tank”, “Full Containment Tank” được thiết
kế và xây dựng để cả phần trong và phần bồn ngoài đều có khả năng chứa độc lập
LPG lỏng, lạnh. Phần bồn trong chứa LPG trong chế độ vận hành bình thường. Phần
bồn ngoài hay tường gồm khoảng 1m bê tông với khoảng cách từ 1-2m từ bồn trong.
Phần bồn ngoài hỗ trợ phần bồn trong và để chứa LPG lạnh.
a. Bảng so sánh và phân tích cho mỗi loại bồn.
Bảng III.4: So sánh ưu nhược điểm của các loại bồn chứa
Ưu điểm Nhược điểm
Single Containment
Tank
- Rẻ và đơn giản nhất, chỉ có 1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phần sơ cấp của thành bồn( phần
bên trong tiếp xúc với LPG) phải
sử dụng vật liệu thép các bon
hoặc thép không rỉ với đặc tính chịu nhiệt thấp.
- Giá đầu tư khoảng 451,56
USD/1m3 LPG( theo các số liệu được cung cấp bởi nhà thầu
- Chỉ có lớp vách sơ cấp chứa
chất lỏng thỏa mãn các yêu cầu
về độ bền ở nhiệt độ thấp cho
tồn chứa sản phẩm lỏng lạnh.
- Yêu cầu tường bao. Diện tích
kho rộng.
- Diện tích mặt bằng tối thiểu là 5,13ha.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 50
Doosan)
- Thời gian xây dựng ngắn hơn
Double Containment
Tank
- Trong trường hợp khẩn
cấp(tràn)
phần bồn ngoài sẽ có khả năng
chứa sản phẩm lỏng và hơi.
- Yêu cầu diện tích đất nhỏ hơn
“Single Containment Tank”
nhưng rộng hơn “Full
Containment Tank”
- Cả phần bồn trong và bồn ngoài đều thiết kế để đáp ứng được việc chứa sản
phẩm lạnh. Đây là nguyên nhân của việc giá đầu tư cao.
Full Containment
Tank (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong trường hợp khẩn
cấp(tràn)
phần bồn ngoài sẽ có khả năng
chứa sản phẩm lỏng và hơi.
- Không đòi hỏi có tường bao nên diện tích đất nhỏ hơn phương án
dùng “Single Containment Tank” - Diện tích đất yêu cầu tối thiểu là 4,4ha.
- Giá đầu tư ban đầu cao, khoảng
627,67 USD/1m3 LPG( theo các số liệu được
cung cấp bởi nhà thầu Doosan)
- Thời gian đặt hàng dài hơn “
Single
Containment Tank”
Lựa chọn bồn chứa
Việc lựa chọn loại bồn phụ thuộc vào các yếu tố: diện tích mặt bằng, điều kiện
vận hành và công trình xây dựng bên cạnh, xuất- nhập sản phẩm, giá đầu tư và các điều kiện môi trường.
Do đó để chứa 30.000 tấn Propan và 30.000 tấn Butan sẽ có 2 phương án được
xem xét:
Single Containment Tank
Theo phương án này giá đầu tư bồn rẻ hơn phương án dùng “Full Containment
Tank” (451,56 USD/m3 LPG so với 627,67 USD/m3 LPG) nhưng diện tích xây dựng
cho riêng 2 bồn lạnh là 2,0972 ha. Double Containment Tank
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 51
Tư vấn thiết kế đề xuất không lựa chọn phương án này vì chí phí cao và lợi ích
mang lại không cao.
Full Containment Tank
Phương án này có giá đầu tư cao so với các phương án khác ( khoảng 627,67
USD/m3 LPG) nhưng không cần tường bao. Diện tích xây dựng là nhỏ nhất.
Căn cứ vào địa điểm, diện tích lựa chọn của dự án và giá đầu tư, loại bồn “Single
Containment Tank” là loại thích hợp nhất cho dự án này ( có giá đầu từ thấp nhất
và diện tích phù hợp với diện tích hiện có ). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các thông số chính của bồn “Single Cointainment Tank” chứa Propane như sau:
Loại : Single Contianmemt Tank Vật liệu : LTCS/CS Sức chứa : 30.000 tấn Nhiệt độ thiết kế: -45/650C Áp suất thiết kế : -50/2500 mmH2O Chiều cao : 32m Đường kính: 49m
Các thông số chính của bồn “Single Cointainment Tank” chứa Butane như sau:
Loại : Single Contianmemt Tank Vật liệu : LTCS/CS Sức chứa : 30.000 tấn Nhiệt độ thiết kế: -45/650C Áp suất thiết kế : -50/2500 mmH2O Chiều cao : 34m Đường kính: 47m
- Thiết bị đo lường bao gồm hệ thống rada, báo động mức, hiển thị nhiệt độ và các yêu cầu kĩ thuật khác.
- Các thiết bị an toàn được thiết kế để bảo bệ bồn và vận hành an toàn.
- Các thiết bị tồn chứa lạnh phải được duy trì ở điều kiện lạnh do luôn có sự gia nhiệt từ môi trường bên ngoài và gây nên sự sôi và bay hơi của chất lỏng ( BOG).
Propan/ Butan được tồn trữ trong những bồn chứa hình trụ đơn với thể tích cho
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 52
Butan/Propan) hoạt động ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển và cũng như tồn trữ
những sản phẩm ở nhiệt độ chỉ thấp hơn nhiệt độ điểm sôi của chúng. Những bồn này
được thiết kế đến giới hạn sôi thấp hơn 0,05% toàn bộ thể tích mỗi ngày, cơ bản trên Propan và Butan tinh khiết.
Các bơm Propan lạnh (P-0901A/B) và Butan lạnh (P-1001A/B) được dùng để
chuyển Propan và Butan đến bồn chứa cao áp (PST) qua thiết bị gia nhiệt Propan (E- 1501) và Butan (E-1601).
Những thiết bị đo đạc được gắn trên mỗi bồn để báo mức,nhiệt độ, áp suất và khối lượng riêng của chất lỏng được tồn chứa. Những vận hành viên sẽ giám sát và ghi nhận dữ liệu này để hỗ trợ cho những quyết định vận hành trong BOG và vận hành “send-out”. Nếu khối lượng của Propan và Butan bắt đầu phân lớp, các vận hành viên có thể điều chỉnh bơm Propan lạnh (P-0901A/B) và/hoặc Butan lạnh (P-1001A/B) trên sự tái tuần hoàn. Điều này là một sự bảo vệ bổ sung chống lại sự tràn bồn.
Tín hiệu áp suất bồn tự động xuất và nhập đến hệ thống BOG để duy trì biên độ cài đặt vận hành. Điều này được điều khiển bởi những vận hành viên. Nếu áp suất trong bồn chứa trở nên quá cao, van điều khiển áp suất trên đoạn đầu BOG sẽ mở dẫn ra hệ thống đuốc. Nếu áp suất tiếp tục tăng, van an toàn trên mỗi bồn sẽ mở.
Bộ ngắt khí chân không được gắn trên bồn để ngăn chặn bồn ở trạng thái chân không (hoặc áp lực bên ngoài) nguyên nhân bởi sự thải lỏng ra ngoài hoặc áp suất khí quyển tăng. Bộ ngắt khí chân không được cung cấp từ những máy nén BOG liên kết. Bộ ngắt khí chân không được điều khiển bởi một mạch kín điều khiển áp suất, hồi tiếp với mức áp suất bồn bằng đo sự biến thiên và một van điều khiển như bộ phận điều khiển cuối.
Thông tin chi tiết liên quan đến điều khiển áp suất bồn được trình bày trong bảng sau:
Áp suất bồn cao điều khiển tới đuốc
Description Unit Set Pressure
Relief Valve Set Point barg 0,15
Unloading Line / TK Isolating barg 0.14
PCV Opening to Flare barg 0.13
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 53
Maximum Openrating Pressure barg 0,10
Áp suất bồn thấp điều khiển tới bộ ngắt chân không
Description Unit Set Pressure
Minimum Openrating Pressure barg 0,05
Low Pressure Alarm barg 0,03
Low Low Pressure Alarm barg 0,01 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vacuum Breaker Opening Set Point barg 0,00
b. Lựa chọn vật liệu cho bể chứa LPG lạnh
Trong thiết kế kho chứa LPG lạnh đặt nổi, nhiệt độ của LPG lạnh là một trong những vấn đề quan trọng để làm cơ sở chọn vật liệu. Việc lựa chọn vật liệu bồn chứa phụ thuộc vào nhiệt độ của môi chất. Nhiệt độ thiết kế cho bồn chứa Propan là -450C và cho bồn chứa Butan là -50C.
Những tiêu chuẩn áp dụng:
- API 620 – Design and Construction of Large, Weld, Low – Pressure Storage Tanks;
- EMMUA 147 – Recommendation for the design and construction of refrigerated liquefied gas tanks;
- Pressure vessel design handbook - Bednar - Second edition.
Lựa chọn vật liệu cho lớp thứ nhất ( lớp sơ cấp )
Đối với bồn chứa Propan ( -450C )
Phương án thứ nhất - Sử dụng thép carbon cho bồn chứa :
Dùng thép carbon cho lớp vỏ và lớp đáy của bồn chứa được nêu ra trong bảng 5.1.1 và 5.1.2 của tài liệu EEMUA 147. Với sản phẩm Propan, dùng loại III cho “Single Containment Tank” và loại II cho bồn chứa dạng “Full Containment”.
Dựa theo những tiêu chuẩn, phân tích trên, khuyến nghị lựa chọn vật liệu như sau :
- Thép tấm : A516 Gr. 70 impact tested (S5); - Ống đúc : A333 seamless or A106;
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 54
- Bulong chịu áp lực A320 Gr.L7/A194 Gr. 4.
Phương án thứ hai - Sử dụng thép không rỉ cho bồn chứa:
Thép không rỉ có thể được sử dụng như trong bảng 5.1.1 và 5.1.2 của tài liệu EEMUA 147 và trong bảng R-1 tại phụ lục R của tài liệu API 620. Vật liệu không cần kiểm tra va đập.
Dựa theo những tiêu chuẩn và phân tích trên, khuyến nghị lựa chon vật liêu như sau :
- Thép tấm : A240 type 304; - Ống : A213 Gr. TP 304; - Ống rèn : A182 Gr. F304; - Bulong - A320 Gr.88.
Đối với bồn chứa Butan ( -50C )
Phương án thứ nhất - Việc sử dụng thép carbon cho bồn chứa:
- Thép tấm : A516 Gr.70 impact tested required for plate thickness over 2 in;
- Ống : A333 seamless or A106; - Ống rèn : A350;
- Bulong áp lực : A193 Gr. 37/A194 Gr.2H .
Phương án thứ 2 - Sử dụng thép không rỉ :
- Thép tấm : A240 type 304; - Ống : A213 Gr. TP 304; - Ống rèn : A182 Gr. F304; - Bulong áp lực : A320 Gr. B8.
Lựa chọn vật liệu cho lớp thứ 2
Việc sử dụng thép carbon cho lớp thứ 2 của bồn chứa được đưa ra trong bảng R-3, phụ lục R của tiêu chuẩn API 620. Vật liệu bồn sản phẩm Propan và Butan sẽ được dùng loại III cho bồn chứa dạng “Single Containment” (đơn) và loại II cho bồn chứa dạng “Full Containment” (kép). Dựa theo những tiêu chuẩn và phân tích trên, khuyến nghị lựa chọn vật liệu như sau :
- Thép tấm : 16 Gr.70 without impact tested; - Ống :A106;
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 55 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bulong : A193 Gr. B7/A194 Gr.2H.
Kết luận
Cả 2 loại vật liệu thép không rỉ và thép carbon có thể được sử dụng cho bồn chứa sản phẩm lạnh, PVGas lựa chon thép carbon A516 Gr.70 impact tested.
3.8. HỆ THỐNG LÀM LẠNH :
Các thiết bị tồn chứa lạnh cần phải được duy trì ở các điều kiện lạnh ban đầu của
nó, bởi vì luôn có lượng nhiệt truyền vào những thiết bị này từ bên ngoài. Lượng nhiệt
này tạo ra khí bay hơi (BOG) giống như là chất lỏng hóa hơi.
Các nguồn BOG trong kho chứa lạnh cần phải thu hồi bằng phương pháp làm ngưng tụ lại thành dạng lỏng ở nhiệt độ ban đầu và đưa về bồn chứa. Một số nguồn
BOG là liên tục hoặc gián đoạn. Tốc độ tối đa của việc tạo ra BOG là do sự kết hợp đồng thời các nguồn liên tục và gián đoạn cao nhất. Từ đó xác định kích thước/công
suất của hệ thống thu hồi hơi (hơi LPG). Trong trường hợp không bình thường, sự bay hơi vượt quá khả năng thu hồi của hệ thống thu hồi hơi thì các bồn chứa sẽ được bảo
vệ quá áp bằng các van xả an toàn.
Các nguồn chính tạo ra BOG :
Liên tục :
Xâm nhập nhiệt vào các bồn chứa và đường ống. Xâm nhập nhiệt từ các bơm tuần hoàn và đường ống. Dịch chuyển hơi trong quá trình nạp bồn.
Gián đoạn:
Xâm nhập nhiệt từ các bơm xuất. Thu hồi hơi trong quá trình xuất ra tàu. Sự thay đổi áp suất khí quyển đột ngột. Quá trình đảo bồn.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng TàuHóa Dầu Khoa Hóa Học và Công nghệ thực phẩm Trang 56
Để các bồn chứa vận hành an toàn ở nhiệt độ thấp thì cần phải có thiết bị làm lạnh để
duy trì nhiệt độ tồn trữ và làm lạnh đường ống từ sự xâm nhập của nhiệt độ môi
trường xung quanh. Công suất của hệ thống làm lạnh sẽ được lựa chọn dựa vào sự
tính toán của sự truyền nhiệt và các yếu tố liên quan.
Máy nén BOG
Sản phẩm được vận hành ở nhà máy này là chất lỏng sôi và và luôn được làm mát/cung cấp năng lượng đầu vào hệ thống, tồn chứa Propan/Butan lạnh và điều khiển BOG sinh ra.
BOG sinh ra được nén bởi máy nén kiểu pittong, ngưng tụ và quay lại PST hoặc RST. Trong nhà máy LPG này có hệ thống BOG riêng cho Propan và Butan. Mỗi hệ thống BOG bao gồm 2 máy nén kiểu pittong.
Áp suất xả của máy nén là 15,5 barg trong BOG Propan và 4,5 barg trong BOG Butan.
Máy nén BOG (CMP-1101A/B và CMP-1201A/B) được mô tả chi tiết như sau: Thể tích mỗi máy nén được điều khiển bởi van xuất/nhập ở mức 100%, 75%, 50%, 0%. Mỗi van bypass bổ sung được thiết kế cho 100% dung tích, được sử dụng cho bắt đầu khởi động và 0% dung tích điều khiển.
- Máy nén được điều khiển bởi một Unit Control Panel (UCP) bao gồm Local Control Panel (LCP) ở phòng điều khiển công cụ.
- Điều khiển máy nén vận hành thể tích nhập.
- Bắt đầu khởi động điều khiển có thể được tiến hành tại Local Operation Panel (LOP) hoặc chỉ từ PCS. Phần lựa chọn của Manual Mode được bảo vệ từ khóa trong LCP trên bảng điều khiển của vận hành viên để ngăn chặn tai nạn ngắt điện.
- Trong chế độ vận hành máy nén được điều khiển từ LCP. Thiết bị bơm dầu bôi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trơn sẽ khởi động tự động sau khí nhấn nút Sart của máy nén. Các quạt làm mát và van bypass cũng được điều khiển tự động từ PLC tín hiệu áp suất bồn từ DCS.
“Dừng khẩn cấp” được kích hoạt bởi nút dừng khẩn cấp được cài đặt tại UCP.