Chuyên ngành:
/ Kỹ thuật - Công nghệ / Kỹ thuật ứng dụng khác / CN Hoá - Sinh - Thực phẩm
Sơ lược:
Tìm hiểu và tính toán các thông số kỹ thuật của tháp ổn định condensat C-02 tương ứng với lưu lượng khí đầu vào 5,9 triệu m3/ngày của nhà máy GPP Dinh Cố.
Lời mở đầu
Chương 1: Tổng quan về khí thiên nhiên
Chương 2. Nhà máy GPP Dinh Cố
Chương 3. Cơ sở lý thuyết thiết kế tháp chưng cất
Chương 4. Tính toán cho tháp ổn định Condensate C-02
Kết luận
LỜI MỞ ĐẦU
Với nhu cầu sử dụng khí trên thế giới tăng nhanh, sự thăm dò khai thác khí
thiên nhiên ngày càng tăng, bên cạnh đó là sự phát hiện dầu ngày càng giảm thì
ngành công nghiệp khí sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng.
Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy xử lý khí đầu tiên ở Việt Nam do Tập
đoàn dầu khí Việt Nam xây dựng, để chế biến các nguồn khí đồng hành, các nguồn
khí tự nhiên dồi dào ở các mỏ Bạch Hổ, Rạng Đông và các mỏ lân cận thành những
sản phẩm khác nhau, nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Hiện nay sản phẩm của nhà máy GPP Dinh Cố bao gồm khí khô, LPG và
Condensat. Trong đó LPG và Condensat là 2 sản phẩm có giá trị kinh tế cao hơn
nhiều so với khí khô. Nó là nguồn nguyên liệu để sản xuất xăng, các loại dung môi
hữu cơ, nhiên liệu đốt và những nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp hoá dầu.
Với nhu cầu lớn về LPG và Condensat nhà máy cần có những giải pháp nhằm
tăng công suất để đáp ứng được nhu cầu của thị trường nhưng vẫn đảm bảo các chỉ
tiêu kĩ thuật của sản phẩm thương phẩm. Tháp ổn định condensat C-02 là tháp
chưng cất phân đoạn có nhiệm vụ phân tách LPG và Condensat để các sản phẩm
này đáp ứng đủ các tiêu chuẩn thương mại quy định. Tháp C-02 là cụm thiết bị
quan trọng không thể thiếu trong dây truyền công nghệ của nhà máy GPP Dinh Cố.
Khi tiếp nhận thêm các nguồn khí từ các mỏ lân cận, lưu lượng khí vào nhà máy sẽ
liên tục thay đổi, để khảo sát tháp khả năng đáp ứng của tháp C-02: “Tìm hiểu và
tính toán các thông số kỹ thuật của tháp ổn định condensat C-02 tương ứng với
lưu lượng khí đầu vào 5,9 triệu m3/ngày của nhà máy GPP Dinh Cố ”
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN
1.1. Khái niệm về khí tự nhiên [2,4,5]
Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon khí CH 4, C2H6, C3H8, C4H10 v.v..
có trong lòng đất. Chúng thường tồn tại trong những mỏ khí riêng rẽ hoặc tồn tại ở
trên các lớp dầu mỏ. Khí tự nhiên còn được hiểu là khí trong các mỏ khí. Khí tự
nhiên cũng luôn chứa các khí vô cơ như N2, H2S, CO2..., khí trơ, hơi nước.
Người ta phân loại khí tự nhiên làm hai loại: khí không đồng hành (còn gọi
là khí thiên nhiên) và khí đồng hành. Khí thiên nhiên khai thác được từ mỏ khí, còn
khí đồng hành khai thác được trong quá trình khai thác dầu mỏ ở trong mỏ dầu.
Trong lòng đất, dưới áp suất và nhiệt độ cao, các chất hydrocacbon khí như CH 4,
C2H6, C3H8... phần lớn hòa tan trong dầu, khí bơm lên mặt đất, do áp suất giảm nên
chúng tách ra khỏi dầu tạo thành khí đồng hành.
Thành phần định tính, định lượng của khí tự nhiên rất giống nhau ở các mỏ
khác nhau, có thể khác nhau đáng kể ở các tầng trong cùng một mỏ. Giữa khí tự
nhiên và khí đồng hành không có sự khác biệt lớn về thành phần định tính, nhưng
về mặt định lượng thì khí đồng hành nghèo CH 4, hơn và giàu C4+ hơn so với khí
thiên nhiên.
Khí tự nhiên là nguồn nguyên liệu, nhiên liệu vô cùng quý giá, gần như
không tái sinh, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hoạt động kinh tế, trong cuộc
sống của con người. Một sự biến động trong cán cân cung cầu dầu khí đều lập tức
ảnh hưởng đến mọi lĩnh vực kinh tế, đến chính sách kinh tế, xã hội. Ngày nay, dầu
khí được coi là tài nguyên chiến lược, chịu sự kiểm soát trực tiếp hoặc gián tiếp của
các quốc gia.
1.2. Nguồn gốc của dầu và khí tự nhiên[2,4,5]
Nguồn gốc hình thành dầu mỏ được các nhà khoa học giải thích theo nhiều
chiều hướng khác nhau, tuy nhiên giả thuyết hữu cơ của các hydrocacbon trong dầu
mỏ là có nhiều cơ sở khoa học nhất. Các vật liệu hữu cơ tạo ra dầu mỏ có nhiều
nguồn gốc khác nhau, trong đó quan trọng nhất là các sinh vật đồng thời cũng có
một phần xác động thực vật hình thành nên.
Các giai đoạn hình thành dầu khí:
Quá trình hình thành dầu khí xảy ra trong một thời gian dài và liên tục. Sự
hình thành này xảy ra hàng triệu năm và có thể chia thành 4 giai đoạn sau:
● Giai đoạn 1: Giai đoạn này bao gồm các quá trình tích tụ vật liệu hữu cơ
ban đầu. Xác động thực vật được lắng đọng lại. Chúng được các vi sinh vật phân
huỷ thành khí và các sản phẩm tan trong nước, phần bền vững nhất không tan sẽ
lắng đọng lại thành các lớp trầm tích dưới đáy biển. Quá trình này diễn ra trong
khoảng vài triệu năm.
● Giai đoạn 2: Giai đoạn này bao gồm các quá trình biến các chất hữu cơ
thành các phân tử hydrocacbon ban đầu. Những hợp chất hữu cơ ban đầu không bị
phân huỷ bởi vi khuẩn là nhóm hợp chất béo. Qua hàng triệu năm, những hợp chất
này lắng sâu xuống đáy biển. ở độ sâu càng lớn, áp suất và nhiệt độ càng cao (t 0:
100-2000C, p: 200-1000 atm). ở điều kiện này, các thành phần hữu cơ trên bị biến
đổi do các phản ứng hóa học tạo ra các cấu tử hydrocacbon ban đầu của dầu khí.
● Giai đoạn 3: Giai đoạn này bao gồm các quá trình di cư các hydrocacbon
ban đầu đến các bồn chứa thiên nhiên. Chúng được phân bố rải rác trong các lớp
trầm tích. Do áp suất trong các lớp đá trầm tích rất cao nên các hydrocacbon ban
đầu bị đẩy ra và di cư đến nơi khác. Quá trình di cư diễn ra liên tục cho đến khi các
hydrocacbon ban đầu đến được các lớp sa thạch, đá vôi, nham thạch có độ rỗng xốp
cao được gọi là đá chứa, từ đó hình thành nên các bồn chứa tự nhiên. Tại các bồn
chứa này, các hydrocacbon không thể di cư được nữa. Trong suốt quá trình di cư
ban đầu, các hydrocacbon luôn chịu các biến đổi hóa học và dần nhẹ đi.
● Giai đoạn 4: Giai đoạn này gồm các quá trình biến đổi dầu mỏ trong các
bồn chứa tự nhiên.
1.3. Thành phần và phân loại khí tự nhiên [2,4,5]
1.3.1. Thành phần của khí thiên nhiên.
Khí tự nhiên là sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa vật liệu hữu cơ
của thế giới sinh vật thành dầu khí trong lòng đất. Về mặt hóa học, CH 4 là
hydrocacbon bền nhất, nên nó là hợp phần cơ bản của khí tự nhiên. Bên cạnh CH 4
khí tự nhiên còn chứa các hydrocacbon khí nặng hơn: C 2H6, C3H8, C4H10, C5H12,
C6H14, C7H16... Ngoài các hydrocacbon, khí tự nhiên còn chứa các khí vô cơ: N 2,
CO2, H2S và hơi nước bão hòa với hàm lượng không cố định. Bảng 1.1 trình bày
thành phần của một số mỏ khí ở Việt Nam.
Bảng 1.1: Thành phần khí đồng hành mỏ Bạch Hổ và Rạng Đông thuộc bể Cửu
Long-Việt Nam (% theo thể tích).
Công thức
CO2
N2
CH4
C2H6
C3H8
i-C4H10
n-C4H10
i-C5H12
n-C5H12
C6H14
C7H16
C8H18
Điểm sương của
hyđrocabon
Điểm sương của
nước
Hàm lượng nước
(g/m3)
Tổng hàm lượng
lưu huỳnh
H2S
RHS
Rạng Đông
(chưa xử lý)
0,130
0,180
78,042
11,109
6,947
1,208
1,648
0,258
0,207
0,112
0,134
0,025
300C
Tại 45 bar
Bạch Hổ
(chưa xử lý)
0,109
0,327
74,672
12,218
7,176
1,548
2,221
0,548
0,589
0,390
0,165
0,036
440C
Tại 45 bar
-30,100C
Tại 57 bar
Cửu Long
(đã xử lý)
0,042
0,386
83,573
12,757
2,438
0,301
0,371
0,061
0,059
0,012
0,000
0,000
-280C
Tại 45 bar
-1,100C
Tại 45 bar
-
0,102
Vết
17 (ppmv)
10 (ppmv)
17 (ppmv)
10 (ppmv)
8,7 (ppmv)
-
-
7,5 (ppmv)
-
16,2 (ppmv)
* Nguồn Petrovietnam Gas.Co, 11/2
1.3. 2. Thành phần hóa học và phân loại khí tự nhiên
Hợp phần cơ bản của khí tự nhiên là CH 4, khí càng nặng thì hàm lượng CH 4
càng ít. Nhiệt độ ở các mỏ khí tự nhiên thường là một vài trăm độ do đó khí tự
nhiên luôn chứa cả những hydrocacbon C 5+, những chất ở thể lỏng ở điều kiện
thường. Lượng hydrocacbon C5+ có thể khá lớn đặc biệt là ở trong các mỏ ngưng tụ,
đôi khi đạt đến bốn trăm gam/m3 khí.
Khí tự nhiên bao giờ cũng chứa các khí vô cơ với hàm lượng thường giảm
theo thứ tự N2, CO2, H2S, khí trơ (He, Ne), COS...
Khí tự nhiên ở trong mỏ luôn luôn chứa hơi nước bão hòa, khí khai thác
được cũng thường bão hòa hơi nước nhưng cũng có thể chứa ít hơi nước hơn. Việc
khí khai thác có bão hòa hơi nước hay không là phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ
áp suất trong suốt quá trình khai thác.
Ở các mỏ khác nhau thành phần định tính và định lượng của khí tự nhiên
khác nhau.
Phân loại khí thiên nhiên
Khí thiên nhiên có thể phân thành các loại sau:
● Theo nguồn gốc:
+ Khí đồng hành: Khí đồng hành là khí hòa tan trong dầu, lôi cuốn theo dầu
trong quá trình khai thác và sau đó được tách ra khỏi dầu. Khí đồng hành được khai
thác từ các giếng dầu hoặc giếng dầu khí (chủ yếu là dầu).
+ Khí không đồng hành: Khí không đồng hành là khí khai thác từ mỏ khí và
mỏ khí ngưng tụ Condensat.
● Theo thành phần:
- Khí khô: Là khí có hàm lượng C2+<10%.
- Khí ẩm: Là khí có hàm lượng C2+≥10%.
- Khí chua là khí chứa H2S ≥5,8mg/m3 khí hoặc nhiều hơn 2% thể tích CO2.
- Khí ngọt là khí có hàm lượng H 2S và CO2 thấp hơn các giới hạn của khí
chua.
- Khí nghèo (khí gầy) là khí có hàm lượng C3+ nhỏ hơn 50g/m3 khí.
- Khí béo (khí giàu) là khí có hàm lượng C3+ lớn hơn 400g/m3 khí.
1.4. Một số tính chất cơ bản của khí tự nhiên [1,2,5,6].
Tính chất hóa lý của khí được quyết định bởi thành phần định tính và định
lượng. Tùy theo mục đích sử dụng cụ thể người ta thường quan tâm đến một số
trong các tính chất của khí. Sau đây là các tính chất tiêu biểu của khí và sản phẩm
của khí.
1.4.1. Áp suất hơi bão hòa.
Áp suất hơi bão hòa là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại, khi tốc độ bay
hơi và tốc độ ngưng tụ trên bề mặt chất lỏng bằng nhau. Ta có thể coi gần đúng áp
suất hơi bão hòa P của một dung dịch lỏng tuân theo công thức:
n
P=
P .x
i 1
i
i
Với Pi, xi lần lượt là áp suất hơi bão hòa và nồng độ phần mol của cấu tử i
trong lỏng.
Vậy hợp phần i có nồng độ càng lớn, có áp suất hơi bão hòa càng lớn sẽ gây
ra một áp suất hơi bão hòa riêng phần càng lớn. áp suất hơi bão hòa của dung dịch
càng lớn khi chứa càng nhiều chất để bay hơi.
1.4.2. Khối lượng riêng và tỉ khối.
Khối lượng riêng của khí lý tưởng:
Lý thuyết về khí lý tưởng cho ta mối liên hệ sau:
P.V = n.R.T
(1.1)
Trong đó:
P: Áp suất
(Bar)
V: Thể tích
(m3)
T: Nhiệt độ
(0K)
n : số mol
(mol)
R : Hằng số của khí tưởng = 0,08314
Khối lượng riêng của khí lý tưởng:
gp
M.P
M.P
12, 03
R.T
T
(m3.bar/ (mol. 0K))
(1.2)
Trong đó:
gp
: Khối lượng riêng của khí lý tưởng (kg/m3)
M: Khối lượng mol (kg/kmol).
Khối lượng riêng của khí thực:
g
Trong đó :
M .P
M .P
12,03
( R.T .z )
(T .z )
(1.3)
z : Hệ số nén.
g : Khối lượng riêng của khí, [kg/m3].
Tỉ khối của khí A so với khí B là tỉ số giữa khối lượng riêng của khí A và khí
B ở cùng nhiệt độ và áp suất.
1.4.3. Hàm ẩm và điểm sương của khí
Khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác được từ các mỏ dưới lòng đất luôn
bão hoà hơi nước. Hàm lượng hơi nước có trong hỗn hợp khí phụ thuộc vào áp suất,
nhiệt độ và thành phần khí. Tại mỗi giá trị áp suất và nhiệt độ có thể xác định được
hàm lượng ẩm tối đa của khí. Hàm ẩm tương ứng với trạng thái khí bão hoà hơi
nước được gọi là hàm ẩm cân bằng hay còn gọi là độ ẩm cân bằng.
Để biểu diễn hàm lượng hơi nước có trong khí, người ta sử dụng hai khái
niệm: độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối.
- Độ ẩm tuyệt đối: là lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích hoặc một
đơn vị khối lượng (được biểu diễn bằng g/m 3 khí hoặc g/kg khí).
- Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng hơi nước có trong khí và khối
lượng hơi nước tối đa có thể có trong khí ở điều kiện bão hoà (biểu diễn theo phần
trăm hoặc phần đơn vị).
- Điểm sương: nếu giảm nhiệt độ khí bão hoà hơi nước còn áp suất không
đổi, thì một phần hơi nước bị ngưng tụ. Nhiệt độ tại đó hơi nước có trong khí bắt
đầu ngưng tụ được gọi là điểm sương của khí ẩm tại áp suất đã cho.
1.4.4. Độ nhớt.
Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho mức cản trở giữa hai lớp chất lưu khi
chúng chuyển động tương đối với nhau. Đơn vị là cSt.
Độ nhớt phụ thuộc rất phức tạp vào bản chất, nhiệt độ, nồng độ, áp suất.
Không có một phương trình toán học nào, dù ở dạng rất phức tạp, cho phép tính độ
nhớt của tất cả các sản phẩm dầu mỏ, mà chỉ có những phương trình gần đúng để
tính độ nhớt cho những phân đoạn rất hẹp. Khác với ở thể lỏng, độ nhớt của
hydrocacbon ở thể khí tăng nhiệt độ tăng, giảm khi phân tử lượng tăng. Độ nhớt gần
như tăng tuyến tính với nhiệt độ, phân tử lượng càng lớn thì độ nhớt càng ít phụ
thuộc nhiệt độ.
Sự tăng áp suất làm tăng độ nhớt của hydrocacbon, đặc biệt khi chúng ở thể
hơi.
Người ta quan tâm đến độ nhớt của khí và sản phẩm của khí khi cần tính toán
công suất bơm, máy nén, trở lực đường ống trên đường ống dẫn khí cũng như trong
các thiết bị, khi tính độ hiệu dụng của tháp chưng cất...
1.4.5. Trạng thái tới hạn của khí.
● Nhiệt độ tới hạn TC:
Một chất có thể biến từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng khi nhiệt độ giảm,
áp suất tăng trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn một giá trị nào đó. Trên nhiệt độ đó
không thể biến hơi thành lỏng ở bất kỳ áp suất nào. Nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ tới
hạn (tới hạn của cân bằng lỏng - hơi).
Đối với các hydrocacbon từ C1 đến C5 có thể xác định nhiệt độ tới hạn T C
(chính xác đến ± 10K) theo phương trình:
TC
391,7(n 1)
190,7
2,645 (n 1) 0, 785
(1.4)
(n: là số nguyên tử cacbon của phân tử hydrocacbon).
Tương ứng với nhiệt độ tới hạn Tc ta có các khái niệm áp suất tới hạn P c, thể
tích tới hạn Vc.
● Áp suất tới hạn(Pc): Đối với các hydrocacbon từ C 1 đến C20 (trừ C18) có thể
xác định chính xác đến ± 0,05 Mpa theo phương trình sau:
PC
49,51
7,977 n1, 2
(1.5)
(n: số nguyên tử cacbon của phân tử hydrocacbon).
● Thể tích tới hạn VC: Đối với các hydrocacbon từ C 3 đến C16 có thể xác định
thể tích tới hạn chính xác đến 4cm3/mol có thể áp dụng phương trình:
VC 58,0 . n 22
(1.6)
(n: là số nguyên tử cacbon của phân tử hydrocacbon)
1.4.6. Nhiệt cháy
Nhiệt cháy của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy chất đó
bằng ôxi tạo thành ôxit cao nhất và các chất tương ứng.
Trong công nghiệp chế biến khí người ta dùng khái niệm nhiệt cháy trên và
nhiệt cháy dưới. Nhiệt cháy trên là nhiệt cháy khi nước tạo thành ở thể lỏng bão hòa
CO2 và các sản phẩm cháy. Như vậy, về mặt thực nghiệm phải xác định nhiệt cháy
trên bằng cách đốt nhờ O2 bão hòa hơi nước.
Nhiệt cháy dưới, còn gọi là cháy tinh, là nhiệt cháy khi nước tạo thành ở thể
hơi. Nhiệt cháy dưới Qd bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt cháy trên Q t một đại lượng
bằng nhiệt ngưng tụ hơi nước sinh ra.
1.4.7. Giới hạn cháy nổ
Giới hạn cháy nổ dưới (trên) của một chất khí là phần trăm thể tích lớn nhất
(nhỏ nhất) của khí đó trong hỗn hợp với không khí hoặc với ôxy nguyên chất khi
hỗn hợp có thể cháy nổ.
Công thức tính giới hạn cháy nổ dưới cho hỗn hợp khí.
x
y. i
i 1 N i
n
Với
100%
y : là giới hạn cháy nổ của hỗn hợp khí
xi : là nồng độ phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp
Ni : là giới hạn cháy nổ dưới của cấu tử i.
Bảng 1.2. Một số tính chất hóa lý của hydrocacbon và N2, CO2, H2S
Nhiệt
T
sôi
hành
C
C
H4
K
161,4
H6
H8
i
C4H10
13,0
0,5
n
C4H10
72,6
-
11,7
i
C5H12
2
61,4
3
6,0
n
7,8
34,9
09,0
08,1
96,5
87,2
4
4,55
3
4,39
,3
0
0
0
,28
0
,27
4,52
0
,28
3
4,30
3
4,27
,3
4
nén tới
,28
,6
69,6
60,3
4,55
3
4
1
4
,8
4
1
3
01,0
25,1
số
,28
,2
4
1
3
2
69,8
ệ
6,19
,8
3
1
52,0
4
H
hạn
g
,6
05,4
6,6
2
riêng
tới hạn tới hạn
M
cm3/
3
9
Thể
p suất tích
Pa
0,5
2,2
á
9
3
2
-
K
82,6
84,5
0
-
1
42,6
3
1
-
C
0
C
11,6
86,6
2
0
-
C
Nhiệt độ
tới hạn
0
phần
C5H12
độ
0
,26
0
,27
C
H14
6
8,7
6
C
H16
41,8
9
8,4
7
C
H18
H20
C
H22
23,9
74,1
10
N
47,2
-
195,7
2
C
O2
S
2
94,6
26,2
1,05
10,4
4,20
2
4,18
0
,25
0
,24
3,21
0
,29
7
3,17
9
-
,3
3
0
,25
,4
04,2
73,6
2
3
3
1
4,25
,1
1
3
3
12,8
17,5
149,8
2
,2
6
-
1
60,3
44,4
7,3
78,4
94,5
0
,26
,4
5
3
7
-
H
21,4
4
4,25
,7
68,7
0
,26
2
5
3
4,27
,0
40,1
95,6
3
5
2
4
1
07,3
67,0
98,8
5
2
3
1
50,7
9
3
1
C
2
34,2
71,5
25,6
8
3
1
,27
,0
0
,28
CHƯƠNG 2. NHÀ MÁY GPP DINH CỐ
2.1. Nguyên liệu vào nhà máy và các sản phẩm chính.
Nhà máy xử lý khí Dinh Cố được xây dựng tại xã An Ngãi, huyện Long
Điền, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, cách tỉnh lộ 44 khoảng 1 km, cách Long Hải khoảng 6
km về hướng bắc. Nhà máy có tổng diện tích 89.600 m2, dài 329 m, rộng 280 m.
Khí đồng hành thu gom được từ mỏ Bạch Hổ được dẫn về nhà máy GPP theo
đường ống ngầm đường kính 16 inch để xử lý nhằm thu hồi LPG, Condensat và khí
khô. Các sản phẩm lỏng sau khi ra khỏi nhà máy được dẫn về kho cảng Thị Vải theo
ba đường ống đường kính 16 inch, khí khô được đưa về các nhà máy điện thông qua
hệ thống đường kính 16 inch để dùng làm nguyên liệu. Nhà máy chế biến khí được
xây dựng theo thiết kế bước sử dụng nguyên liệu với lưu lượng là 4,3 triệu m 3
khí/ngày đêm. Hiện nay, do mỏ Rạng Đông đã đi vào khai thác dầu và Tập đoàn
Dầu Khí Việt Nam đã đầu tư xây dựng đường ống dẫn khí từ mỏ Rạng Đông về mỏ
Bạch Hổ. Do đó, hiện nay toàn bộ lượng khí của mỏ Rạng Đông và mỏ Bạch Hổ
được nén và dẫn vào bờ, do đó hiện tại tổng lưu lượng khí cung cấp cho nhà máy
khí Dinh Cố là khoảng 5,7 triệu m3 khí/ngày.
Sản phẩm của nhà máy hiện nay bao gồm :
+Khí khô thương phẩm với thành phần chủ yếu là metan và etan, được cung
cấp cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện Phú Mỹ.
+Condensat hay còn gọi là khí ngưng tụ, là một hỗn hợp hydrocacbon ở
dạng lỏng trong điều kiện thường (1atm, 250C), thành phần chủ yếu là C5+. Dòng
condensat được dẫn đến nhà máy chế biến condensat để pha chế thành xăng.
+Bupro là hỗn hợp của butan và propan, hỗn hợp lỏng này được dẫn về kho
cảng Thị Vải, tại đây nó được đưa ra thị trường.
2.2. Các chế độ vận hành của nhà máy GPP Dinh Cố
Chế độ vận hành AMF
Chế độ vận hành MF
Chế độ vận hành GPP
2.2.1 Chế độ vận hành AMF (Absorluted Minimum Facility)
Đây là chế độ hoạt động của nhà máy ở trạng thái cụm thiết bị hoạt động là
tối thiểu tuyệt đối. Giai đoạn này được hoạt động với mục đích cung cấp khí thương
phẩm gia dụng cho các nhà máy điện, đồng thời cũng thu hồi một lượng tối thiểu
condensat với sản lượng 340 tấn/ngày. Chế độ AMF là chế độ dự phòng cho chế độ
MF trong trường hợp chế độ MF, GPP và GPP chuyển đổi không hoạt động được
như: xảy ra sự cố, sửa chữa, bảo dưỡng.
● Chế độ vận hành AMF
Dòng khí nguyên liệu từ ngoài khơi được vận chuyển theo đường ống đường
kính 16 inch vào nhà máy với áp suất 109 bar, nhiệt độ 25,6 0C đi qua thiết bị SlugCatcher, dòng khí và dòng lỏng được tách ra theo các đường riêng biệt, phần lớn
nước lẫn trong hydrocacbon được tách và thải ra từ thiết bị này.
Dòng hydrocacbon từ Slug-Catcher được giảm áp và đưa vào bình tách V-03
hoạt động ở áp suất 75 bar, nhiệt độ 20 0C để tách thêm phần nước vẫn còn lẫn lại
trong hydrocacbon lỏng. Khi giảm áp suất từ 109 bar xuống còn 75 bar một phần
hydrocacbon nhẹ hấp thụ trong lỏng được tách ra nhưng do hiệu ứng JouleThomson đồng thời với việc giảm áp suất, nhiệt độ sẽ giảm xuống thấp hơn nhiệt độ
tạo thành hydrat nên để tránh hiện tượng tạo hydrat này bình được gia nhiệt đến
200C bằng dầu nóng ra từ thiết bị E-07. Dòng hydrocacbon lỏng ra khỏi V-03 được
gia nhiệt tại thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B trước khi đưa vào tháp C-01.
Dòng khí thoát ra từ Slug-Catcher được dẫn vào bình tách lọc V-08 để tách
triệt để các hạt lỏng nhỏ bị cuốn theo dòng khí, Khí thoát ra ở đầu V-08 được dùng
để hút khí từ C-01 thông qua các bơm hoà dòng EJ-01A/B/C. Đầu ra của các bơm
hòa dòng EJ-01A/B/C là dòng hai pha có áp suất 47 bar và nhiệt độ 21 0C, dòng hai
pha này được nạp vào tháp C-05 cùng với dòng khí nhẹ từ tháp V-03.
Tháp tách C-05 có nhiệm vụ tách phần lỏng ngưng tụ do hệ thống bơm hòa
dòng đưa vào, dòng khí ra khỏi đỉnh tháp là dòng khí thương phẩm dùng để cung
cấp cho các nhà máy điện, hydrocacbon lỏng từ đáy C-05 được đưa sang tháp tách
etan C-01.
T
K21
M
E24
N
ướ
c
V-03
K
hí
Đ
ầu
V
ào
S
C01
A/
B
E09
V08
E04
Hì
nh
2.
1:
E
J01
Sơ
Đ
ồ
C
ôn
C05
g
N
gh
V15
ệ
A
M
F
M
E13
E01
A/
B
D
ầu
N
ón
g
C01
C - ThấpTách
Phân Đoạn.
V - Thiết Bị
Tách.
SC- SlugCatcher.
E- Thiết Bi Trao
Đổi Nhiệt.
ME- Thiết Bị Đo
D
ầu
N
ón
g
S
al
e
G
as
Như vậy trong chế độ AMF tháp tách C-01 có hai dòng nguyên liệu đi vào,
dòng thứ nhất là hydrocacbon lỏng từ bình tách V-03 được đưa vào đĩa thứ 14, dòng
thứ hai là dòng hydrocacbon lỏng từ đáy tháp C-05 được đưa vào đĩa trên cùng của
tháp C-01, tại đây hầu hết các thành phần nhẹ C 1, C2 được tách khỏi hỗn hợp đầu
vào. Hỗn hợp lỏng từ đáy của tháp C-01 được tận dụng để gia nhiệt cho hỗn hợp
đầu vào của chính nó đến từ tháp V-03 thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, sau đó
được làm lạnh tại E-09 trước khi đưa ra đường ống hoặc vào bồn chứa Condensat
TK-21.
2.2.2.Chế độ vận hành MF (Minimum Facility):
Đây là chế độ vận hành của nhà máy ở trạng thái cụm thiết bị hoạt động tối
thiểu, Chế độ MF được phát triển từ chế độ AMF nhằm mục đích thu hồi sản phẩm
Bupro với sản lượng 630 tấn/ngày và condensat với sản lượng 380 tấn/ngày, đây là
chế độ dự phòng trong trường hợp không thể vận hành nhà máy theo chế độ GPP.
Ngoài các thiết bị trong giai đoạn AMF, trong giai đoạn MF có thêm các thiết
bị chính sau:
- Tháp ổn định condensat (Stabilizer C-02)
- Dehydration and Regeneration V-06A/B
- Các thiết bị trao đổi nhiệt (Exchanger E-14, E-20)
- OFVHD Compressor (K-01): Là thiết bị nén dùng để tăng áp suất khí từ
đỉnh C-01 lên 45 bar để đưa vào dòng khí Sale Gas.
● Chế độ vận hành MF:
Dòng khí ra từ Slug-Catcher được đưa đến bình tách lọc V-08 để tách nước,
hydrocacbon lỏng, dầu nhờn và các hạt rắn, tác dụng của V-08 là bảo vệ lớp chất
lỏng hấp phụ trong V-06A/B khỏi bị hỏng và tăng tuổi thọ của chúng. Dòng khí khô
ra khỏi V-06A/B được đưa đồng thời đến hai thiết bị trao đổi nhiệt E-14 và E-20 với
mục đích làm lạnh sâu để hóa lỏng khí. Dòng khí sau khi ra khỏi E-14 và E-20 là
dòng hai pha lỏng-khí được đưa vào tháp C-05 để tách lỏng.
Khí ra từ đỉnh tháp C-05 có nhiệt độ -18,50C được đưa đến thiết bị trao đổi
nhiệt nhằm với hai mục đích:
- Làm tác nhân làm lạnh bậc một cho dòng nguyên liệu tại thiết bị trao đổi
nhiệt E-14.
- Nhiệt độ giảm từ 25,60C xuống -170C trước khi được làm lạnh bậc hai tại
van giãn nở FV-1001.
Tăng nhiệt độ cho chính dòng khí ra từ tháp C-05 lên đến nhiệt độ yêu cầu
cần cung cấp cho các nhà máy điện.
Lỏng ra từ đáy tháp C-05 có nhiệt độ -26,80C đến thiết bị trao đổi nhiệt E-20
để làm lạnh dòng nguyên liệu của tháp C-05 từ nhiệt độ 25,6 0C xuống còn 190C
đồng thời cũng gia nhiệt cho chính dòng lỏng từ C-05 trước khi được nạp vào đĩa
trên cùng của tháp C-01.
Hai tháp hấp phụ V-06A và V-06B được sử dung luân phiên, khi tháp này
làm việc thì tháp kia tái sinh. Quá trình tái sinh được thực hiện nhờ sự cấp nhiệt của
dòng khí thương phẩm sau khi được gia nhiệt đến 220 0C bằng dòng dầu nóng tại E18, dòng khí này sau khi ra khỏi V-06A/B được tái làm nguội tại E-14 và tách lỏng
ở V-07 trước khi ra đường khí thương phẩm.
Sơ đồ dòng lỏng trong chế độ MF tương tự như ở chế độ AMF chỉ khác ở
chỗ khí ra ở V-03 được đưa đến tháp C-01 thay vì đưa vào tháp C-05 như chế độ
AMF. Ngoài ra trong chế độ độ MF, tháp C-02 được thêm vào để thu hồi Bupro,
đồng thời tách một phần C1, C2 còn sót lại. Kết quả chúng ta thu được nhiều Bupro
hơn và sản phẩm lỏng có chất lượng tốt hơn.
Bu
pr
o
T
K21
M
E24
Bu
pr
o
Nư
ớc
E05
V07
M
E26
V15
Sơ
Đồ
Cô
Kh
í
Đầ
u
SC
Và
o-01
V-03
V08
E04
M
E2
5
PV
17
01
E15
E18
C01
Hì
nh
2.2
:
V06
K04
V12
E01
A/
B
PV
13
01
ng
Ng
F01
K01
hệ
M
F
E14
E20
FV
10
01
C02
C05
M
E13
E02
E03
Dầ
uN
ón
g
Dầ
uN
ón
g
V02
P01
A/
B
No
ựn
g
S
al
e
G
as
Trong chế độ MF tháp C-01 có ba dòng nguyên liệu được đưa vào:
- Dòng lỏng đến từ V-03 được gia nhiệt từ 200C lên 800C tại thiết bị trao đổi
nhiệt E-04A/B nhờ dòng lỏng nóng ra từ tháp ổn định C-02.
- Dòng lỏng đến từ đáy tháp C-05 được đưa vào đĩa trên cùng.
- Dòng khí từ đỉnh V-03 được đưa vào đĩa thứ 2 và thứ 3.
Tại tháp C-01 các hydrocacbon nhẹ C 1, C2 được tách ra và đi lên đỉnh tháp,
sau đó được nén từ áp suất 25 bar lên 75 bar nhờ máy nén K-01 trước khi đưa vào
đường khí thương phẩm. Phần lỏng ra từ C-01 được đưa vào đĩa thứ 11 của tháp C02. Tháp C-02 làm việc ở áp suất 11 bar, nhiệt độ đỉnh 60 0C, nhiệt độ đáy là 1540C,
tại đây C5+ được tách ra và đi ra ở đáy tháp, sau đó chúng được dẫn qua bộ trao đổi
nhiệt E-04 để gia nhiệt cho hỗn hợp đầu vào của tháp. Sau khi ra khỏi E-04 lượng
lỏng này được đưa đến thiết bị làm lạnh bằng không khí E-09 để làm lạnh trước khi
đưa ra đường ống hoặc bồn chứa condensat thương phẩm TK-21.
Hơi ra khỏi đỉnh tháp C-02 là Bupro, hơi Bupro được ngưng tụ tại thiết bị
làm mát bằng không khí E-02, một phần được hồi lưu lại tháp C-02, phần còn lại
được đưa đến bồn chứa V-21A/B hoặc đưa vào đường ống vận chuyển Bupro đến
kho cảng Thị Vải.
2.2.3. Chế độ vận hành GPP (Gas Processing Plant):
Đây là chế độ hoàn thiện của nhà máy xử lý khí, lúc này nhà máy được hoàn
thiện các thiết bị từ cụm thiết bị MF với mục đích thu hồi triệt để Condensat,
Propan và Butan. Khi hoạt động ở chế độ GPP hiệu suất thu hồi các sản phẩm lỏng
cao hơn so với các chế độ AMF và MF. Sản lượng của nhà máy trong giai đoạn
GPP như sau:
- Khí thương phẩm: 3,3 triệu m3/ngày.
- Propan 540 tấn/ngày, Butan 415 tấn/ngày.
- Condensat 400 tấn/ngày.
● Ngoài các thiết bị chính có trong chế độ vận hành MF, ở chế độ GPP được
bổ sung thêm một số thiết bị sau:
- Turbo Expander/Compressor (CC-01)
- Splitter (C-03)
- Máy nén K-02, K-03
- Stripper C-04
● Mô tả vận hành chế độ GPP:
Khí đồng hành từ ngoài khơi vào có áp suất 109 bar, nhiệt độ khoảng 25,6 0C
được tiếp nhận tại Slug-Catcher, tại đây hai pha lỏng-khí được tách riêng ra, sau đó:
- Dòng lỏng được loại một phần nước và đưa vào thiết bị tách ba pha V-03 để
xử lý tiếp. Bình này hoạt động ở áp suất 75 bar và nhiệt độ 180C.
- Dòng khí được đưa qua các thiết bị tách thứ cấp hai pha lỏng-hơi V-08 để
tách phần lỏng còn lại, phần lỏng tách ra ở V-08 được đưa sang thiết bị tách ba pha
V-03 để tiếp tục xử lý tiếp, còn dòng khí tách ra khỏi V-08 được đưa vào tháp tách
V-06A/B dùng chất hấp phụ rắn để tách hydrat.
- Dòng khí khô ra khỏi tháp V-06A/B sau khi được lọc bụi ở thiết bị lọc F01A/B được chia làm hai phần:
- Phần thứ nhất khoảng 2/3 lượng khí được đưa vào đầu giãn của thiết bị
Turbo-Expander CC-01, tại đây khí giãn nở từ 109 bar xuống còn 33,5 bar, đồng
thời do hiệu ứng Joule-Thomson nhiệt độ cũng giảm xuống còn -18 0C, dòng khí này
sẽ được đưa vào đáy tháp tinh lọc C-05 để tách sơ bộ các hợp phần nhẹ.
- Phần thứ hai khoảng 1/3 lượng khí ra khỏi V-06A/B được đưa sang thiết bị
trao đổi nhiệt E-14 để làm lạnh từ 26 0C xuống -33,50C nhờ dòng khí lạnh từ đỉnh
tháp C-05 có nhiệt độ -42,50C, sau đó nhờ van giảm áp FV-1001 khí được giãn nở
đoạn nhiệt từ 109 bar xuống 47,5 bar đồng thời nhiệt độ cũng giảm từ -35 0C xuống
-620C sau đó được đưa vào đỉnh tháp C-05.
Tháp tinh cất C-05 làm việc ở áp suất 33,5 bar, nhiệt độ đỉnh -42,4 0C, nhiệt
độ đáy -200C. Khí ra ở đỉnh C-05 được sử dụng để làm lạnh khí đầu vào thông qua
thiết bị trao đổi nhiệt E-14, sau đó được nén tại đầu nén của thiết bị CC-01 và được
đưa ra đường khí thương phẩm, Lỏng ra khỏi đáy tháp C-05 được nạp vào đĩa thứ
nhất của tháp C-01 để tiếp tục xử lý tiếp.
C
on
Pr
V- op V- B T de
21 an 21 ut K- ns
B an 21 at
A
e
M
E25
M
E26
M
E24
N
ướ
c
V07
S
C01
E15
V08
K03
E18
K02
K04
V06
F01
V13
E08
C04
K
hí
Đ
ầu
V
ào
V03
E14
V14
E09
E19
E19
F
V18
02
E04
C
C01
K01
F
V17
01
E01
E12
C01
E14
F
V10
01
M
E13
V15
P
V12
01
F
V13
01
E03
C02
C05
Sa
le
G
as
E02
V02
P01
E17
C03
E1
0
E11
V05
P03
Khí thoát ra khỏi đỉnh C-01 được máy nén K-01 nén từ 29 bar lên 47 bar
sau đó được làm lạnh tại thiết bị trao đổi nhiệt E-08 với tác nhân làm lạnh là dòng
lỏng đến tử V-03 có nhiệt độ 20 0C sau đó được đưa vào tháp tách khí nhẹ C-04 để
tách nước và hydrocacbon nhẹ lẫn trong dòng lỏng đến từ bình tách V-03.
Tháp C-04 làm việc ở áp suất 47,5 bar, nhiệt độ đỉnh 40 0C, nhiệt độ đáy
440C, khí ra ở đỉnh C-04 được máy nén K-02 nén đến áp suất 75 bar, sau đó được
làm lạnh bởi thiết bị làm lạnh bằng không khí E-19. Dòng khí thoát ra từ E-19 được
trộn với lượng khí tách ra từ bình tách V-03 và được máy nén K-03 nén đến áp suất
109 bar, tiếp tục được làm lạnh tại E-13 và đưa vào dòng khí nguyên liệu.
Tháp tách C-01 làm việc ở áp suất 29 bar, nhiệt độ đỉnh 29 0C, nhiệt độ đáy
1090C, Sản phẩm đáy của C-01 chủ yếu là C 3+ được đưa đến tháp ổn định C-02 để
tiếp tục xử lý tiếp.
Tháp C-02 làm việc ở áp suất 29 bar, nhiệt độ đỉnh bằng 55 0C, nhiệt độ đáy
1340C có nhiệm vụ tách riêng Condensat và Bupro. Hỗn hợp khí ra ở đỉnh của C-02
là hỗn hợp Bupro được ngưng tụ toàn bộ ở nhiệt độ 43 0C tại thiết bị ngưng tụ bằng
không khí E-02 sau đó được đưa vào bình hồi lưu V-02, một phần Bupro được hồi
lưu lại tháp C-02 nhờ bơm P-01A/B (Nhiệm vụ của bơm P-01A/B là bù đắp sự
chênh áp suất giữa tháp C-01 11 bar và tháp C-02 16 bar). Phần lớn Bupro được gia
nhiệt ở thiết bị gia nhiệt E-17 với tác nhân gia nhiệt được lấy từ chính đáy tháp C03, sau đó được nạp lại vào tháp C-03. Sản phẩm đáy của C-02 là Condensat
thương phẩm được đưa ra bồn chứa hoặc đường ống Condensat.
Tháp C-03 có nhiệm vụ tách riêng C3, C4 ra khỏi Bupro. Khí ở đỉnh C-03 là
hơi của Propan, hơi này được tụ toàn bộ ở nhiệt độ 46 0C tại thiết bị làm mát bằng
không khí E-11, sau đó được đưa vào thiết bị chứa hồi lưu V-05 một phần được hồi
lưu lại tháp C-03, phần lớn Propan lỏng còn lại là Propan thương phẩm được đưa ra
ống dẫn Propan hoặc bồn chứa. Butan ra ở đáy tháp C-03 được thiết bị gia nhiệt
bằng dầu nóng E-10 (ở 970C) đun sôi để làm tác nhân cấp nhiệt cho E-17, sau khi
được cấp nhiệt dòng này lại được làm mát tại E-12, nhiệt độ hạ xuống còn 45 0C
cuối cùng được đưa vào ống dẫn Butan.
- Xem thêm -