Để thực hiện quá trình gia nhiệt hay lam lạnh thì người ta sử dụng van như một thiết bị hỗ trợ. Ở đây van chủ yếu được dùng để thực hiện quá trình làm lạnh nên người ta sử dụng van giảm áp.
- Dòng khí trước khi vào đĩa trên cùng của V-05 được qua van giảm áp, giảm từ áp suất 109 bar xuống 33 bar. Tương ứng với sự giảm áp này là sự sụt giảm nhiệt độ của dòng khí từ -34oC xuống -64oC đưa vào đĩa trên cùng của tháp C-05 như một dòng hồi lưu ngoài.
- Dòng khí trước khi vào đĩa trên cùng của C-01 cũng được qua van giảm áp. Tại đây nhiệt độ giảm từ -20oC xuống -23oC đóng vai trò như dòng hồi lưu ngoài cho tháp C-01.
2.5.3.. Hệ thống Turbo - Expander
Hệ thống turbo-expander được sử dụng để điều khiển hydrocacbon khí hoặc nhiệt độ điểm sương của nước, Chiết xuất hydrocarbon lỏng từ khí tự nhiên, Kéo máy phát điện, tận dụng năng lượng trong quá trình cracking xúc tác lỏng.
Turboexpanders được sử dụng rất rộng rãi trong quá trình làm lạnh của sản xuất công nghiệp như chiết xuất etan và khí thiên nhiên lỏng (NGLs) từ khí tự nhiên, các khí hóa lỏng (như oxy, nitơ, heli, argon và krypton) và các quá trình nhiệt độ thấp khác.
Trong chế độ GPP sử dụng turbo – expander CC-01 nhằm làm giảm áp suất của dòng khí trước khi vào tháp V-05 từ 109 bar xuống 33 bar nhờ đó làm giảm được nhiệt độ dòng khí từ 26oCxuống -18oC, tại đây dòng khí hầu hết tồn tại ở trạng thái hơi nên đóng vai trò như dòng đun sôi lại đáy tháp C-05. Thiết bị này gồm 2 phần chính: expander và máy nén.
Phần expander gồm 2/3 dòng khí từ V06 . Dòng này có áp suất 109 bar, sau khi qua expander sẽ bị giảm áp xuống 33,5 bar. Sự giảm áp này làm cho nhiệt độ dòng giảm xuống đến -180C. Ở nhiệt độ này chủ yếu là các hydrocacbon nặng được hóa lỏng và đưa đến tháp C-05 như nguồn nạp liệu.
Phần máy nén: khi qua quá trình giảm áp tại phần expander xảy ra thì dòng khí sẽ được sinh công làm quay quạt gió trong expander, công được dẫn qua trục truyền động dùng để chạy máy nén để tăng áp suất của dòng khí ra từ đỉnh tháp C-05 từ 33,5, bar lên 45 bar, đáp ứng yêu cầu của khí thương phẩm.
Hình 2.2.6.2. Nguyên tắc hoạt động của Turbo – Expander
Thông số thiết kế:
Lưu lượng dòng vào đầu giản nở max: 170.000 sm3/h Áp vào/ra đầu giản: 109/33 bar.
Lưu lượng đầu nén: 150.000 sm3/h Áp vào/ra đầu nén: 33/48 bar.
Vận hành hiện tại:
Lưu lượng dòng vào đầu giản nở: 165.000-170.000 sm3/h Áp vào/ra đầu giản: 109/35-38 bar.
Lưu lượng đầu nén: 200.000-210.000 sm3/h Áp vào/ra đầu nén: 35-38/48 bar.
Căn cứ theo thiết kế công suất vận hành của CC-01 và E-14 đã đạt giá trị tối đa và không có khả năng tăng được nữa.
2.2.7. Máy nén khí
Dùng máy nén nhằm tăng áp của dòng khí vào, ứng dụng thu hồi chất lỏng. Có nhiều loại máy nén khác nhau như máy nén kiểu ly tâm, máy nén piston, screw, vane, lobe trong đó máy nén ly tâm và máy nén kiểu piston được sử dụng khá rộng rãi trong quá trình nén khí tự nhiên, còn các loại khác được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt. loại vane và lobe sử dụng khá hữu hiệu trong trường hợp áp suất dòng không quá 200 kPa và tốc độ dòng không quá lớn. Loại screw sử dụng trong trường hợp áp suất dòng lớn hơn.
Máy nén ly tâm và láy nén piston là loại máy nén thông dụng nhất và được sử dụng trong chế độ GPP nhà máy Dinh Cố.
Nguyên tắc hoạt động chung của thiết bị: Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Máy nén dạng ly tâm hoạt động theo nguyên lý động năng: Không khí được dẫn vào trong buồng chứa và được gia tốc bởi một bộ phận quay với tốc độ cao tạo ra áp suất khí nén nhờ sự chênh lệch vận tốc, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công suất lớn.
Trong máy nén khí ly tâm, mỗi cấp gồm một ngăn, một cánh quạt, một bộ khuếch tán và một ống khuếch tán tổ hợp. Khi cánh quạt quay có nhiều cánh với tốc độ cao, không khí được hút vào giữa cánh quạt với vận tốc lớn và áp suất cao sau đó không khí đi vào vùng khuếch tán tĩnh, ở đó không khí giãn nở vì vậy vận tốc của nó giảm nhưng áp suất tăng lên một cách đáng kể. Từ bộ khuếch tán tổ hợp không khí giãn nở thêm, áp suất tăng thêm đi tới cấp tiếp theo hoặc tới ngõ ra.
Máy nén khí kiểu piston hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích: Không khí được dẫn vào buồng chứa ở đó thể tích của buồng chứa nhỏ lại theo đó áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên.
Mục đích của cụm máy nén này là để thu hồi triệt để C3+ từ khí ra của C-01 nén lên áp suất 109 bar để đưa lại nhà máy.
Dòng khí từ C-04 được đưa đến máy nén K-02 sau khi loại bỏ các hạt chất lỏng còn lại trong khí ở bình rửa V-13 tại K-02 khí được nén từ 47 bar lên 74 bar và nhiệt độ cũng tăng từ 440C lên 780C.Dòng khí ra khỏi K-02 có nhiệt độ cao nên được làm mát ở E-19 nhiệt độ dòng khí giảm xuống còn 450C. Dòng khí này tiếp tục nén tiếp tại K-03 để tăng áp lên 109 bar, sau khi qua K-03 sẽ hòa cùng với dòng khítừ slug catcher.
2.3. Mô tả chế độ công nghệ GPP
Sau khi tìm hiểu các cụm thiết bị chính, tại đây sẽ thiết lập chế độ công nghệ chế biến khí với dòng nguyên liệu như đã đề cập ở trên dựa trên cơ sở nhà máy chế biến khí Dinh Cố (chế độ GPP) như sau:
Đầu tiên khí ngoài giàn vào nhà máy được tiếp nhận tại Slug Catcher (SC- 01/02) dòng lỏng ra có nhiệt độ 25,60C áp suất 109 bar đưa tới V-03.
Dòng khí ra từ Slug Catcher qua V-08 để tách nốt phần lỏng còn lại tới V-03 để xử lý còn dòng khí ra từ V-08 đi vào V06A/B để tách tinh nước.
Trong chế độ này, thiết bị Turbo-Expander đưa vào hoạt động thay thế E-20 trong chế độ MF nên khoảng 2/3 lượng khí ra khỏi V-06A/B được chuyển tới phần giãn nở của CC-01 tại đó khí giản nở xuống 33,5 bar, nhiệt độ giảm xuống -180C sau đó dòng này đưa vào tháp tinh lọc C-05.
Phần còn lại khoảng 1/3 dòng từ V-06A/B đưa tới thiết bị trao đổi nhiệt E-14 để làm lạnh dòng khí xuống -350C nhờ dòng khí lạnh ra từ đỉnh tháp C-05 có nhệt độ -42,50C. sao đó, dòng qua van giảm áp FV-1001 giảm áp xuống 47,5 bar và nhiệt độ giảm còn -620C rồi đưa vào tháp C-05 như một dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.
Trong chế độ GPP tháp C-05 làm việc tại áp suất là 33,5 bar và nhiệt độ đỉnh là -420C, nhiệt độ đáy là -200C. khí ra khỏi tháp đỉnh C-05 có nhiệt độ -42,50C được sử dụng làm lạnh khí đầu vào thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 trước khi nén ra dòng khí thương phẩm bằng phần nén của CC-01.
Quá trình thu hồi lỏng trong chế độ này có sự khác biệt so với chế độ AMF và MF do sự có mặt của tháp C-04 và các máy nén K-02, K-03. Dòng khí ra từ đỉnh tháp C-01 nén từ 29 bar lên 47 bar rồi tiếp tục làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt E-08 và vào tháp C-04 để tách nước và hydrocacbon nhẹ lẫn trong lỏng đến từ V- 03.
Tháp C-04 làm việc ở áp suất 47,5 bar, nhiệt độ đỉnh và đáy lần lượt là 440C và 400C. khí sau khi ra khỏi thiết bị C-04 được nén tới áp suất 75 bar nhờ máy nén K-02 rồi được làm lạnh tại thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-19. Dòng này được trộn lẫn với dòng khí ra từ V-03 và được nén tới áp suất 109 bar bằng máy nén K-03 sau đó được làm lạnh và nhập vào dòng khí nguyên liệu trước khi vào V-08.
Dỏng lỏng ra từ tháp C-04 được đưa đến đĩa thứ 14 của tháp C-01 dòng lỏng ra từ tháp C-05 được đưa đến đĩa thứ nhất của tháp C-01 đóng vai trò như dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.
Trong chế độ này, tháp C-01 làm việc ở áp suất 29 bar, nhiệt độ đỉnh 140C và đáy 1090C. sản phẩm đáy chủ yếu của tháp C-01 chủ yếu là C3+ được đưa đến tháp C-02 để tách riêng Condensate và Bupro.
Dòng ra từ đỉnh tháp C-02 là hỗn hợp Bupro được tiến hành ngưng tụ ở 430C qua hệ thống quạt làm mát bằng không khí E-02 sau đó đưa tới bình hồi lưu V-02 dạng nằm ngang. Một phần Bupro được bơm trở lại C-02 để hồi lưu, áp suất của bơm có thể bù đắp sự chênh áp suất làm việc của tháp C-02 và tháp C-03. Phần Bupro còn lại được gia nhiệt đến 600C trong thiết bị gia nhiệt E-17 trước khi cấp cho tháp C-03 bằng chất lỏng nóng từ đáy tháp C-03. Sản phẩm đáy của tháp C-03 chính là condensat thương phẩm được đưa ra bồn chứa.
Sản phẩm ra từ đỉnh tháp C-03 là hơi propan được ngưng tụ hoàn toàn ở 460C trong thiết bị E-11 được lắp tại đỉnh C-03 có dạng làm mát bằng không khí và được đưa tới thiết bị chứa hồi lưu V-05 dạng nằm ngang. Sản phẩm này được bơm ra khỏi V-05 một phần propan thương phẩm được tách ra bằng thiết bị điều khiển mức và chúng được đưa tới đường ống dẫn propan hoặc bể chứa Propan V-21A. phần còn lại đưa trở lại tháp C-03 như dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.
Tại đáy tháp C-03 thiết bị trao đổi nhiệt E-10 được lắp đặt để cấp nhiệt đun sôi lại bằng dầu nóng tới nhiệt độ 970C. nhiệt độ của nó được điều khiển bởi van TV-2123 trên ống dẫn dầu nóng. Butan còn lại đưa ra bồn chứa hoặc đưa đến kho cảng Thị Vải sau khi được giảm nhiệt độ đến 600C bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-17 và đến 450C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt E-12.
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THÁP HẤP PHỤ V06 A/B 3.1. Nguyên liệu Cấu tử 1 N2 0.32 2 CO2 6.500 4 Methane 70.445 5 Ethane 10.008 6 Propane 7.431 7 I-Butane 1.379 8 N-Butane 2.064 9 I-Pentane 0.464 10 N-Pentane 0.484 11 Hexanes 0.435 12 Heptanes 0.286 13 Octanes Plus 0.105 14 Nonanes 0.062 15 Decanes 0.013 16 Undecanes 0.004 Dodecanes plus 0.000
3.2. Các số liệu liên quan đến chế độ hoạt động của V06 A/B
- Lưu lượng khí vào thiết bị: 166667 m3/h
- Áp suất khí vào thiết bị: 109 bar
- Yêu cầu nhiệt độ điểm sương của dòng khí thương phẩm: -75oC tại 33.5 bar.
- Chất hấp phụ trong tháp gồm nhôm hoạt tính F-200 ở trên và zeolit 4A ở dưới.
- Việc tính toán tháp hấp phụ dựa trên hệ SI:
Ký hiệu Đơn vị SI Lưu lượng khí G m3/d Nhiệt độ T K Áp suất P KPa Độ nhớt khí µ Cp Khối lượng khí m Kg Tỉ trọng khí ρ kg/m3 Độ ẩm của khí W mg/std m3 Hệ số nén Z Chiều cao h m Vận tốc v m/min
Nhiệt dung riêng Cp kJ/kgoC
Thời gian t h
Nhiệt lượng Q kJ