Báo Cáo ửng dụng phần mềm Hysys trong việc tính toán công nghệ và tối ưu hoá các thông sổ vận hành cho chế đ

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC BẢNG BIÊU .6

DANH MỤC HÌNH ẢNH .7

LỜI MỞ ĐẦU .8

LỜI CẢM ƠN .10

CHƯƠNG 1 . 1

TỔNG QUAN VỀ KHÍ .1

1.1. NGUỒN GỐC VÀ PHÂN LOẠI KHÍ 1

1.1.1. Nguồn gốc Dầu và Khí .1

1.1.2. Các phương pháp phân loại khí .1

1.1.2.1. Phân loại theo nguồn gốc hình thành khí 1

1.1.2.2. Phân loại theo hàm lượng acide chứa trong khí .12

1.1.2.3. Phân loại khí theo C3+ .12

1.1.2.4. Phân loại theo C2+ .12

1.2. THÀNH PHẦN CỦA KHÍ .13

1.2.1. Các hợp chất hydrocacbon 13

1.2.2. Các hợp chất phi hydrocacbon 13

1.2.3. Khảo sát thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành ở một số nước trên the

giới và Việt Nam 13

1.3. TÍNH CHẤT CỦA KHÍ 15

1.3.1. Tính chất hoá học .15

1.3.2. Tính chất vật lý .16

1.3.2.1. Khối lượng riêng của khí 16

1.3.2.2. Nhiệt dung riêng của khí .17

1.3.2.3. Enthalpy riêng của hỗn hợp khí 19

1.3.3. Các tính chất nhiệt lý học 20

1.3.3.1. Độ nhớt của khí 20

1.3.3.2. Hệ số dẫn nhiệt của khí .22

1.3.3.3. Nhiệt độ sôi và áp suất;hơi bão hòa 23

1.3.3.4. Nhiệt độ, áp suất và thể tích tới hạn 24

1.3.3.5. Xác định điểm sôi của hỗn hợp khí .25

1.3.3.6. Xác định điểm sương của hỗn hợp khí 26

1.3.4. Một số tính chất khác 26

1.4. CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ PHƯƠNG TRÌNH THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ CHE BIÉN KHÍ ' .27

1.4.1. Định luật Boyle-Mariotte 27

1.4.2. Định luật Charles 27

1.4.3. Định luật Dalton .27

1.4.4. Định luật Amagate: .28

1.4.5. Phương trình trạng thái khí lý tưởng .28

1.4.6. Phương trình Van der Waals .29

1.4.7. Phương trình Benedict-Webb-Rubin .30

1.4.8. Phương trình Redlich - Kwong (RK) 30

1.4.9. Phương trình Peng Robinson 30

1.5. ỨNG DỤNG CỦA KHÍ 30

1.5.1. ứng dụng của khí trong ngành công nghiệp điện 30

1.5.2. Với vai trò nguyên liệu trong ngành công nghiệp khác .30

1.5.3. Vai trò của LPG trong ngành giao thông vân tải .31

CHƯƠNG 2 . . .' 32

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHÉ BIÉN KHÍ .32

2.1. LÀM SẠCH KHÍ KHỎI CÁC TẠP CHẤT Cơ HỌC .32

2.1.1 Phương pháp làm sạch khô .32

2.1.2. Làm sạch khí bằng phương pháp lọc ướt .32

2.2. QUÁ TRÌNH DESHyDRaTE.T .' 32

2.2.1. Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức che .33

2.2.2. Phương pháp hấp thụ 34

2.2.3. Phương pháp hấp phụ .35

2.2.4. Phương pháp thẩm thấu 35

2.3. QUÁ TRÌnH tách loại ACIDE 36

2.3.1. Mục đích của quá trình .36

2.3.2. Các phương pháp xử lý khí acide 36

2.3.2.1. Phương pháp hấp phụ .36

2.3.2.2. Phương pháp thẩm thấu 36

2.3.2.3. Chưng cất ở nhiệt độ thấp .37

2.3.2.4. Phương pháp hấp thụ 37

2.4. QUÁ TRÌNH TÁCH Khí Thành các phân đoạn 44

2.4.1. Phương pháp làm lạnh ngưng tụ .44

2.4.2. Phương pháp chưng cất ở nhiệt độ thấp .47

2.4.3. Phương pháp hấp thụ bằng dầu 48

2.4.4. Phương pháp hấp phụ 48

CHƯƠNG 3 .49

BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI .49

3.1. LUẬN CHỨNG KINH TÉ VÀ KĨ THUẬT 49

3.1.1. Luân chứng kĩ thuật 49

3.1.1.1. Nguồn nguyên liệu .49

3.1.1.2. Các yếu tố kĩ thuật 50

3.1.2. Luân chứng kinh tế .50

3.2. LựA CHỌN Sơ ĐỒ CÔNG NGHỆ .50

CHƯƠNG 4 .51

CÁC CHÉ Độ VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ .51

4.1. CHÉ Độ AMF 51

4.2. CHÉ Độ MF .52

4.3.CHÉ Độ GPP 54

4.4. CHÉ Độ GPP CHUYỂN ĐỔI 56

4.5.CÁC THIÉT BỊ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 58

4.5.1. Slug Catcher .58

4.5.2. Bình tách ba pha V-03 59

4.5.3. Tháp Deethanizer (C-01) 61

4.5.4. Tháp tách C-02 (Stabilizer) .62

4.5.5. Tháp Splitter C3/C4 (C-03) 62

4.5.6. Tháp Rectiíler (C-05) .63

4.5.7. Turbo-Expander 63

4.5.8. Thiết bị hấp phụ V-06 .64

4.5.8.1. Quá trình tách nước 64

4.5.8.2. Quá trình tái sinh 65

4.5.9. Thiết bị tách nước sơ bộ V-08 .69

4.5.10. Hệ thống máy nén đầu vào 69

4.5.10.1. Mục đích 69

4.5.10.2. Thông số thiết kế 70

4.5.11. Thiết bị Jet Compressors .70

4.5.12. Thiết bị gia nhiệt trong nhà_máy .70

4.6. MỘT SỐ KHÁC BIỆT CỦA CHÉ ĐỘ HIỆN TẠI SO VỚI CHÉ ĐỘ GPP 71

4.6.1. Sự khác biệt về thông số vân hành tại các thiết bị .71

4.6.1.1. Bình tách V-03 71

4.6.1.2.Bình tách V-101 71

4.6.1.3.Máy nén đầu vào K-1011A/B/C/D 72

4.6.1.4.Thiết bị hấp phụ V-06A/B .72

4.6.1.5.Tháp Deethaniez(C-01) .72

4.6.1.6.Tháp Rectiíier C-05 . 72

4.6.1.7.Tháp Stabilizer C-02 . 72

4.6.1.8.Thiet bị trao đổi nhiệt E-14 73

4.6.1.9.Thiết bị Turbo-Expander (CC-01) .73

4.6.1.10.Thiet bị máy nén K-01 .73

4.6.1.11.Thiet bị máy nén K-02 .73

4.6.1.12.Thiết bị máy nén K-03 .73

4.6.2. Sự khác biệt về mục đích sử dụng .74

CHƯƠNG 5 76

SẢN PHẨM VÀ CÁC TIÊU CHUẨN SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY .76

5.1. KHÍ THƯƠNG PHẨM .76

5.2. LPG, BUTANE, PROPANE . 77

5.2.1. Khái niệm .77

5.2.2. Thành phần của LPG 77

5.2.3. Các tính chất hoá lý của LPG 79

5.3. SẢN PHẨM CONDENSATE .81

5.3.1. Khái niệm .81

5.3.2. Thành phần và đặc tính của condensate 82

5.3.3. Định hướng sử dụng condensate .83

CHƯƠNG 6 . 84

ỨNG DỤNG phần mềm hysys trong việc tính toán Công nghệ và tối

ƯU HOÁ CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH CHO CHÉ Độ HOẠT ĐỘNG HIỆN TẠI CỦA nhà máy . . 84

6.1.GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ CẤU TRÚC CỦA HYSYS 84

6.1.1. Giới thiệu 84

6.1.2. Cấu trúc Hysys .85

6.1.2.1. Unique Concepts 85

6.1.2.2. Powerful Engineering Tools .87

6.1.2.3. Primary Interíace Elements 87

6.2.ỨNG DỤNG VÀ CÁC THAO TÁC THIÉT KÉ 88

6.2.1. Ưu điểm của Hysys .88

6.2.2. ứng dụng của Hysys .88

6.2.3. Thao tác thiết kế một quá trình công nghệ .89

6.3.MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC CỦA HYSYS .90

6.3.1.Bắt đầu quy trình mô phỏng mới 90

6.3.2.Thiết lập dòng và thiết bị .93

6.3.2.1. Summary View (Tools/Sumaries/View) .94

6.3.2.2. Lựa chọn biểu tượng thiết bị từ hộp thoại (F12) 94

6.3.2.3. Bảng mẫu đối tượng (Object Palette) 94

6.3.3. Sơ đồ quy trình thiết bị ( Plant Flowsheet Diagram) 95

6.3.3.1. Các ^ nút đặc trưng trong PFD 95

6.3.3.2. Thiết đặt dòng và thiết bị 96

6.3.3.3. Liên kết hai thiết bị .96

6.3.3.4. Tạo một dòng mới từ một thiết bị .97

6.3.3.5. Liên kết thiết bị đến dòng đang hiện hành (hay ngược lại): .97

6.3.4. Bảng số liệu (WORKBOOK )„ ' 97

6.3.4.1. Hiển thị Workbook .97

6.3.4.2. Thêm vào hay hiệu chình Workbook 98

6.3.5. Nhập dữ liệu .100

6.3.5.1. Lựa chọn cách nhập dữ liệu từ danh sách kéo xuống 100

6.3.5.2. Nhập liệu bằng khung dưới .101

6.3.5.3. Nhập liệu bằng số .101

6.3.6. Tìm kiếm dòng hay thiết bị, điều hướng thiết bị 102

6.3.6.1. Điều hướng thiết bị (Object Navigator) 102

6.3.6.2. Điều hướng biến số (Variable Navigator) .103

6.3.7. In ấn .104

6.3.7.1. Tùy chọn in (Print Option) .105

6.3.7.2. Bảng báo cáo (Reports) 105

6.3.7.3. Trình tạo bảng báo cáo (Report Builder) .106

6.3.8. Bảng dữ liệu (Databook) .106

6.3.8.1 Trình bày biểu đồ (Strip Charts) 107

6.3.8.2. Xử lý bảng dữ liệu 108

6.3.8.3. Lưu trữ dữ liệu .109

6.3.8.4. Case Studies .109

6.3.9. Face Plates 110

6.3.9.1. Xem xét đối tượng trong Face Plates 111

6.3.9.2. Mô tả FacePlate .112

6.4. MÔ PHỎNG CHÉ ĐỘ GPP CHUYÊN ĐỔI .113

6.4.1. Các thiết bị chính 113

6.4.2. Phương pháp mô phỏng 113

6.5. KHẢO SÁT CÁC YÉU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐÉN KHẢ NĂNG THU HỒI LỎNG118

6.5.1. Mục đích nghiên cứu 118

6.5.2. Phương pháp nghiên cứu 119

6.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thu hồi lỏng .119

6.5.3.1. Anh hưởng của thành phần nguyên liệu vào .119

6.5.3.2. Nhiệt độ của khí đầu vào nhà máy: .119

6.5.3.3. Áp suất khí đầu vào 121

6.5.3.4. Điều kiện làm việc V-03 .123

6.5.3.5. Tỷ lệ dòng nhập liệu qua E-14 và CC-01 124

6.5.3.6. Điều kiện làm việc của tháp C-01 .126

6.5.3.7. Điều kiện làm việc của tháp ổn định Condensate(C-02) 129

6.5.4. Chạy^ kết quả tối ưu .131

6.6. TÍNH TOAN THIÉT BỊ 132

6.6.1. Tháp chưng cất .132

6.6.2. Thiết bị tách pha .133

6.6.3. Các thiết bị trao đổi nhiệt 133

6.6.4. Máy nén và thiết bị giãn nở .135

6.7. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH ĐIỀU KHIÊN ĐỘNG CHO MỌT VÀI THIÉT BỊ 136

6.8. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CÁC THIÉT BỊ KHI MỞ RỘNG

CÔNG SUẤT NHÀ MÁY .' .138

KÉT LUẬN .139

TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

PHỤ LỤC 141

A. Bảng 6.1. Đánh giá khả năng làm việc của thiết bị khi mở rộng công suất nhà máy 141

B. Bảng 6.2. Đánh giá thông số vân hành của nhà máy 142

C%KÉT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG VỚI CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU KHI LƯU LƯỢNG VÀO NHÀ MÁY LÀ 6 TRIỆU M3/NGÀY .145

Ngành công nghiệp dầu khí đóng vai trò hết sức quan trọng trong thời đại ngày nay. Từ khi bắt đầu khai thác những thùng dầu đầu tiên, con người đã nhận ra rằng đây là nguồn năng lượng vô cùng quý báu cho sự phát triển của toàn nhân loại. Với sự phát triển hết sức nhanh chóng của khoa học công nghệ, con người dần dần khám phá được nhiều lợi ích khác nhau từ nguồn vàng đen này. Bên cạnh sự phát triển như vũ bão của ngành công nghiệp khai thác dầu thì ngành công nghiệp khai thác khí cũng được đẩy mạnh và phát triển một cách nhanh chóng. Trước đây, một lượng lớn khí đồng hành xuất phát từ quá trình khai thác dầu mỏ bị đem đi đốt bỏ thì nay đã được tận dụng triệt để nhằm tận thu các sản phẩm của chúng để cung cấp cho thị trường. Ngoài ra, với việc phát hiện ngày càng nhiều các mỏ khí tự nhiên có trữ lượng lớn và có giá trị về mặt kinh tế, con người dần tìm ra được nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu mỏ và tăng thêm khả năng cung cấp năng lượng cho nhu cầu ngày càng tăng của con người.

So với ngành công nghiệp dầu mỏ thì ngành công nghiệp khí phát triển muộn hơn nhưng nó dần dần khẳng định được sự thay thế xứng đáng cho dầu mỏ trong thời gian tới. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp khí cũng từng bước hình thành và phát triển. Năm 1981, mỏ Tiền Hải C-Thái Bình với trữ lượng vào khoảng 1,3 tỉ m3 được phát hiện và đưa vào khai thác. Ngành công nghiệp khí Việt Nam thực sự phát triển vào những năm 90 khi dự án tổng thể về sử dụng khí ra đời nhằm tận dụng lượng khí đồng hành mà trước đây hàng năm phải đốt bỏ lên đến 1 tỉ m3 khí/năm. Nhà máy chế biến khí Dinh Cổ ra đời cũng nhằm mục đích tận thu các sản phẩm thương mại như: LPG, condensate, Sales gas với hiệu quả tốt nhất.

Tuy nhiên sau khi việc đấu nổi thành công đường ổng dẩn khí từ mỏ Rạng Đông qua mỏ Bạch Hổ thì lượng khí vào nhà máy đã tăng lên 6 triệu m3/ngày đêm. Để đáp ứng sự thay đổi đó nhà máy đã có một sổ thay đổi về mặt công nghệ so với thiết kế ban đầu, hiện tại nhà máy vận hành theo chế độ GPP chuyển đổi.

Để tận thu một cách triệt để các sản phẩm thương mại, đảm bảo các điều kiện an toàn, đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật sản phẩm của nhà máy cần phải tiến hành mô phỏng

trên các phần mềm thông dụng và lựa chọn một chế độ thích hợp nhất, tối ưu nhất về mặt công nghệ cũng như về mặt kinh tế. Việc sử dụng phần mềm Hysys sẽ giúp giải quyết bài toán một cách nhanh gọn và chính xác nhất. Với các thông sổ vận hành được cung cấp bởi nhà máy Chế Biến Khí Dinh Cổ trong thời gian thực tập tốt nghiệp, em lựa chọn đề tài:” ửng dụng phần mềm Hysys trong việc tính toán công nghệ và tối ưu hoá các thông sổ vận hành cho chế độ hoạt động hiện tại của nhà máy xử lý khí Dinh Cổ với lưu lượng đầu vào 6 triệu m3/ngày”

Việc ứng dụng phần mềm HYSYS trong tính toán công nghệ và lựa chọn chế độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận hành, các thông sổ kĩ thuật và có được một cái nhìn tổng quan nhất về một quá trình vận hành nào đó. Tuy nhiên, việc mô phỏng và lựa chọn công nghệ là một công trình đồ sộ, đòi hỏi nhiều kĩ sư cùng tham gia xây dựng. Là một sinh viên mới lần đầu thực hiện các công việc mô phỏng trên phần mềm HYSYS, còn hạn chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô cùng anh chị đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn.