Đang tải... (xem toàn văn)
Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy xử lý khí đầu tiên của nước ta với dây chuyền công nghệ hiện đại, trong đó tháp chưng cất phân đoạn C3 C4 là cụm thiết bị rất quan trọng trong dây truyền công nghệ này. Cho nên việc nghiên cứu tháp chưng cất là yêu cầu rất cần thiết để tiếp cận với những tiến bộ khoa học kỹ thuật của ngành công nghiệp dầu khí thế giới. Chính vì những lý do trên em chọn đề tài “ Tìm hiểu quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí dinh cố và tính toán một số thông số kỹ thuật cho tháp tách butan ’’.
1 LỜI CẢM ƠN Trong những năm được học tại trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, em đã nhận được sự dạy dỗ, chỉ bảo ân cần từ các thầy cô giáo, với những kiến thức mà các thầy cô đã truyền đạt cho chúng em vô cùng bổ ích và quý báu, để phục vụ cho bản thân em vì ngày mai lập nghiệp Em vô cùng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Lọc – Hóa dầu, khoa Dầu Khí những người đã dạy chúng em tận tình, chỉ bảo chúng em những kiến thức vô cùng bổ ích về chuyên ngành chúng em học Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến TS Ngô Thanh Hải đã hướng dẫn tận tình và chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đồ án Em xin cảm ơn những kiến thức bổ ích và sự giúp đỡ nhiệt tình của cô để em hoàn thành đồ án này Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2014 Sinh viên thực hiện: 1 2 Mục Lục DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT Hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả chế độ công nghệ AMF 25 2 Hình 2.2 Sơ đồ mô tả chế độ công nghệ MF 29 3 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ chế độ GPP 32 4 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ chế độ GPP chuyển đổi 37 5 Hình 3.1 Hình ảnh cấu tạo đơn giản của tháp chưng cất 41 6 Hình 4.1 Sơ đồ dòng tại đỉnh tháp 48 7 Hình 4.2 Sơ đồ dòng để tính cân bằng cho toàn tháp 49 2 3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Bảng Tên bảng biểu Trang 1 Bảng 1.1 Giới hạn cháy nổ ( theo %V) của một số chất khí tại áp suất 1 bar 13 2 Bảng 2.1 Thành phần khí về bờ từ CPP (%mol) 17 3 Bảng 2.2 Yêu cầu của khí khô thương phẩm 19 4 Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật của khí hoá lỏng LPG thương phẩm 20 5 Bảng 2.4 6 Bảng 4.1 7 Bảng 4.2 8 Bảng 4.3 Khối lượng phân tử trung bình của nguyên liệu 52 9 Bảng 4.4 Khối lượng phân tử trung bình của nguyên liệu 52 10 Bảng 4.5 Phần mol các cấu tử trong nguyên liệu, sản phẩm đỉnh và đáy 54 11 Bảng 4.6 Điều kiện làm việc tại bình hồi lưu 54 12 Bảng 4.7 Điều kiện làm việc tại đỉnh tháp 55 13 Bảng 4.8 Điều kiện làm việc tại đáy tháp 56 14 Bảng 4.9 Tính L và V trong nguyên liệu 57 15 Bảng4.10 Phần mol các cấu tử trong nguyên liệu ở pha hơi và pha lỏng 58 16 Bảng 4.11 Độ bay hơi tương đối của các cấu tử so với HK 59 17 Bảng 4.12 Tìm hệ số với q= 0,7052 62 18 Bảng 4.13 Độ hồi lưu tối thiểu hmin 61 19 Bảng 4.14 Entanpy của dòng khí tại đỉnh tháp 62 20 Bảng 4.15 Entanpy của dòng distilat tại đỉnh tháp 63 Yêu cầu về Condensate thương phẩm Thành phần nguyên liệu Thành phần sản phẩm đỉnh 3 21 51 52 4 21 Bảng 4.16 Entanpy của dòng hơi nguyên liệu 65 22 Bảng 4.17 Entanpy của dòng lỏng nguyên liệu 65 23 Bảng 4.18 Entanpy của dòng sản phẩm đáy 66 24 Bảng 4.19 Entanpy của dòng hồi lưu tại đáy tháp 67 25 Bảng 4.20 Khối lượng riêng của dòng lỏng tại đĩa số 1 68 26 Bảng 4.21 Khối lượng riêng của dòng lỏng tại đĩa số 17 69 27 Bảng 4.22 Nhiệt độ và áp suất tới hạn tại đỉnh tháp 70 28 Bảng 4.23 Nhiệt độ và áp suất tới hạn tại đáy tháp 71 29 Bảng 4.24 Kết quả tính toán được so với số liệu tham khảo 74 CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN AMF : Asolute Minimum Facility MF : Minimum Facility GPP: Gas Process Plant LPG: Liquefied Petroleum Gas LỜI MỞ ĐẦU Hiên nay trên thế giới nghành công nghiệp chế biến khí ngày càng phát triển mạnh khi các nguồn năng lượng trở nên khan hiếm và có nguy cơ cạn kiệt Do vậy việc sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu cho sinh hoạt và cho các ngành công nghiệp thay thế cho nguyên, nhiên liệu truyền thống Mặt khác việc sử dụng khí tự nhiên làm nhiên liệu có những đặc điểm nổi bật hơn so với các nhiên liệu khác Nó là nguyên liệu sạch so với các nhiên liệu khác vì không gây ô nhiễm môi trường do hàm lượng CO2 và H2S thải ra ở mức độ tối thiểu Riêng ở Việt Nam ngành công nghiệp dầu khí đang phát triển Chúng ta đã bắt đầu khai thác những tấn dầu đầu tiên vào năm 1986 và cho đến nay tốc độ phát triển của ngành công nghiệp này tăng rất nhanh Trong giai đoạn đầu khai thác dầu gần như lượng khí đồng hành thu được bị đốt bỏ ngay tại giàn Đây là sự lãng phí rất lớn do đó tới năm 1997 nhà máy chế biến khí Dinh Cố ra đời với công suất ban đầu 4,3 triệu tấn/ ngày Với nguyên liệu 4 5 là khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ dẫn tới Sản phẩm của nhà máy là LPG, Condensat và khí đốt cung cấp nhà máy điện Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy xử lý khí đầu tiên của nước ta với dây chuyền công nghệ hiện đại, trong đó tháp chưng cất phân đoạn C3 - C4 là cụm thiết bị rất quan trọng trong dây truyền công nghệ này Cho nên việc nghiên cứu tháp chưng cất là yêu cầu rất cần thiết để tiếp cận với những tiến bộ khoa học kỹ thuật của ngành công nghiệp dầu khí thế giới Chính vì những lý do trên em chọn đề tài “ Tìm hiểu quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí dinh cố và tính toán một số thông số kỹ thuật cho tháp tách butan ’’ Đồ án được thực hiện với mục tiêu hiểu và tính toán được các thông số của tháp chưng cất như: đường kính tháp, chiều cao tháp…, với lưu lượng nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm cho trước Đồng thời nắm được các chế độ vận hành trong nhà máy chế biến khí Dinh Cố Cấu trúc đồ án gồm 4 chương: Chương 1 giới thiệu tổng quan về khí tự nhiên các tính chất vật lý và hóa học, những ứng dụng của khí trong công nghiệp hiện nay Chương 2 giới thiệu tổng quan nhà máy chế biến khí Dinh Cố như: mục đính và ý nghĩa của nhà máy, các sản phẩm của nhà máy và các chế độ vận hành Chương 3 nêu khái quát chung về tháp chưng cất như cấu trúc và nguyên tắc hoạt động Chương 4 tính toán các thông số cơ bản của tháp chương cất phân đoạn C3 và C4 của nhà máy chế biến khí Dinh Cố CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHÍ 1.1 Khái niệm khí tự nhiên Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon khí CH 4 , C2H6 ,C3H8 , C4H10… có trong lòng đất Chúng thường tồn tại trong các mỏ riêng rẽ hoặc tồn tại trong các lớp dầu mỏ Khí tự nhiên cũng luôn chứa các khí vô cơ như N 2 , H2S, CO2, khí trơ, mercaphtan và hơi nước Trong nghĩa hẹp, khí tự nhiên được hiểu là khí trong các mỏ khí ở đó gần như chỉ có khí mà không có dầu Metan chiếm 70 – 80% thể tích khí tự nhiên Theo nghĩa rộng, khí tự nhiên gồm cả khí đồng hành đó là khí hòa tan trong dầu mỏ hay lượng khí trong các mỏ khí ỏ trên cùng các mỏ dầu Metan chiếm từ 4880% thể tích khí đồng hành 5 6 Cũng như dầu mỏ, khí tự nhiên là nguồn nguyên liệu, nhiên liệu của con người trong thời đại văn minh hiện nay 1.2 Phân loại khí 1.2.1 Phân loại theo nguồn gốc khai thác Theo cách phân loại này, người ta phân thành 2 loại: Khí tự nhiên: các khí chứa trong các mỏ riêng biệt mà thành phần chủ yếu là metan(80-95% có mỏ lên đến 99%) còn lại là các khí như êtan, propan, butan… Khí đồng hành: khí nằm trong dầu khi khai thác dầu có sự giảm áp ta sẽ thu được khí này Thành phần chủ yếu vẫn là metan nhưng hàm lượng các cấu từ nặng hơn (C2+) tăng lên đáng kể 1.2.2 Phân loại theo hàm lượng axit Theo cách phân loại này, ta có 2 loại khí sau: Khí chua: khí có hàm lượng H2S>5,7mg/m3, và/hoặc hàm lượng CO2>2% thể tích Khí ngọt: khí có hàm lượng các khí axit H 2S