Đang tải... (xem toàn văn)
Ngành dầu khí Việt Nam là một ngành mới phát triển được hơn 20 năm nhưng đã chiêm một phần quan trọng trong sự phát triển của đất nước. Đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến dầu khí. Đây là một trong những tiền đề cơ bản để phát triển các ngành công nghiệp quan trọng của đất nước.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ BÀI TẬP GIỮA KỲ MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Hữu Thanh Học viên : Trịnh Đăng Khôi Nhóm : 2 Lớp : DH21KH MSV : 21031141 Bà Rịa – Vũng Tàu, 16 tháng 03 năm 2024 1 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2024 Giảng viên hướng dẫn NGUYỄN HỮU THANH 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngành dầu khí Việt Nam là một ngành mới phát triển được hơn 20 năm nhưng đã chiêm một phần quan trọng trong sự phát triển của đất nước Đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến dầu khí Đây là một trong những tiền đề cơ bản để phát triển các ngành công nghiệp quan trọng của đất nước Cùng với quá trình khai thác và chế biến dầu thô, thì ngành công nghiệp chế biến khí hiện đang phát triển mạnh mẽ Sản phẩm của các nhà máy chế biến khí của Việt Nam hiện nay là khí khô thương phẩm, LPG và condensate Trong đó có hai loại sản phẩm LPG và Condensate đã được tận dụng triệt để mang lại hiệu quả kinh tế mang lại hiệu quả kinh tế cho quốc gia Sản phẩm khí khô thương phẩm mà thành phần chủ yếu là khí metan và etan, phần lớn được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, chiếm 85 - 90% sản lượng khí, có giá trị kinh tế thấp Trong khi đó, lượng khí dùng làm nguyên liệu cho các nhà máy đạm Cà Mau và đạm Phú Mỹ, chỉ chiếm 6%19) Cùng với sự phát triển khoa học kĩ thuật, từ khí tự nhiên và khí đồng hành người ta đã sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau như: rượu, axeton, NH3, phân bón, chất tẩy rửa tông hợp được ứng dụng trong nhiêu ngành như: mỹ phâm, dệt may, đô gia dụng phục vụ cho công nghiệp và đời sông nhân dân Chính vì những lợi ích to lớn mà nghành dầu khí nói chung và ngành chế biến khí nói riêng đem lại thì việc đầu tư và phát triển công nghiệp ngành công nghiệp mũi nhọn này là một đi đúng hướng của đảng và nhà nước ta nhằm thúc đẩy kinh tế và cải thiện đời sống nhân dân Trong phạm vi bài tiểu luận này ta cùng tìm hiểu về nhà máy khí Cà Mau cũng như dây chuyền công nghệ chế biến khí của nhà máy 3 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 DANH MỤC CÁC HÌNH .5 DANH MỤC BẢNG 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ .7 I.Giới thiệu chung về khí tự nhiên và khí đồng hành 7 II Các phương pháp chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành 8 CHƯƠNG 2: NHÀ MÁY KHÍ CÀ MAU .12 I Giới thiệu công ty khí Cà Mau 12 II Hệ thống PM3 Cà Mau .13 KẾT LUẬN 21 4 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ tháp chưng bốc hơi Hình 1.2: Sơ đồ tháp ngưng tụ - bốc hơi Hình 2.1: Tổng quan hệ thống đườ ng ống dẫn khí PM3-Cà Mau Hình 2.2: Sơ đồ trạm LFS Hình 2.3: Sơ đồ trạm LBV Hình 2.4: Sơ đồ trạm GDC 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số thiết kế Bảng 2.2 Đặc tính kĩ thuật khí đầu vào Bảng 2.3 Đặc tính kĩ thuật khí đầu ra 6 NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ I.Giới thiệu chung về khí tự nhiên và khí đồng hành Những cấu tử cơ bản của khí tự nhiên và khí đồng hành là: metan, etan, propan, butan (normal và izo) Khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ khí, còn khí đồng hành được khai thác từ các mỏ dầu đồng thời với quá trình khai thác dầu mỏ Trong khí tự nhiên thành phần chủ yếu là metan (chiếm đến 98% thể tích) Các mỏ khí tự nhiên là các túi khí nằm sâu dưới mặt đất Khí đồng hành nhận được từ các mỏ dầu cùng với quá trình khai thác dầu mỏ Trong thành phần của khí đồng hành ngoài cấu tử chính là metan còn có etan, propan, butan và các hydrocacbon nặng với hàm lượng đáng kể Thành phần những cấu tử cơ bản trong khí thay đổi trong phạm vi khá rộng tùy theo mỏ dầu khai thác Ngoài ra trong thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành còn có H2O, H2S, cùng các hợp chất chứa lưu huỳnh, S, N2 và heli Người ta còn phân loại khí theo hàm lượng hydrocacbon từ propan trở lên Khí giàu propan, butan và các hydrocacbon nặng (trên 150g/m3) được gọi là khí béo (khí dầu) Từ khí này người ta chế xăng khí, khí hóa lỏng LPG và các hydrocacbon cho công nghệ tổng hợp hữu cơ Còn khí chứa ít hydrocacbon nặng (từ propan trở lên, dưới mức 50g/ m3) gọi là khí khô (khí gầy), được sử dụng làm nhiên liệu cho công nghiệp và đời sống, làm nguyên liệu cho công nghệ tổng hợp hữu cơ, nguyên liệu cho sản xuất phân đạm, sản xuất etylen, axetylen, etanol… Trữ lượng khí nước ta có thể phát hiện ước tính vào khoảng 1.300 tỷ m3 khối khí Trữ lượng này phân bố trên toàn 7 lãnh thổ nhưng chủ yếu là ở các bể Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Ma Lay – Thổ Chu II Các phương pháp chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành 1 Chuẩn bị để chế biến Khí sau khi khai thác ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon parafin còn chứa các tạp chất như: bụi, hơi nước, khí trơ, CO2, H2S và các hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh Tước khi đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tại đó tiến hành loại bỏ các tạp chất kể trên bằng quá trình tách bụi, tách hơi nước và khí axít Có rất nhiều các phương pháp loại bỏ cơ học như: - Làm sạch khí bằng phương pháp lắng - Làm sạch khí bằng phương pháp ướt - Làm sạch khí bằng phương pháp lọc - Làm sạch khí bằng phương pháp điện trường Các phương pháp trên có nhiều ưu nhược điểm: - Đối với phương pháp lắng dưới của tác dụng của trọng lưc thì thiết bị cồng kềnh, hiệu quả thấp, nhưng đơn giản thông dụng - Đối với phương pháp lọc dưới tác dụng của lực ly tâm thì thiết bị gọn hơn, song không thể lọc hoàn hảo được đối vơí hạt nhỏ, phương pháp tốn nhiều năng lượng - Đối với phương pháp làm ướt thì khí làm nguội bão hào hơi nước nên một số trường hợp không dùng Đối với phương pháp điện trường là có ưu điểm hơn cả: - Độ sạch cao: 90-99% - Năng lượng tiêu hao ít - Trở lực không quá 3-5 mm cột nước - Tiến hành ở nhiệt độ cao, trong môi trường ăn mòn hoá học - Có thể tự động hoá và cơ khí hoá hoàn toàn 8 - Nhưng cũng có nhược điểm là tiền chi phí cao và tiêu hao điện năng lớn Sự có mặt của nước trong khí có thể tạo hydrat, cản trở quá trình vận hành của các thiết bị trong quá trình chế biến khí ( như bơm, quạt, máy nén…) Để hạn chế tác hại của hiện tượng này, khí cần được dehydrat bằng cách sấy khí hoặc trộn thêm vào khí hoặc trộn thêm vào khí tác nhân ức chế quá trình tạo hydrat Mục đích của quá trình sấy khí hay dùng chất ức chế tạo hydrat là tách bớt lượng hơi nước và tạo ra cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí được vận chuyển hay chế biến Có nhiều phương pháp để sấy khí: - Sấy khí bằng phương pháp hấp thụ - Sấy khí bằng phương pháp hấp phụ - Sử dụng chất ức chế quá trình tạo hydrat Để làm sạch khí khỏi H2S, CO2 và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh ta thường sử dụng các dung môi hữu cơ sau: - Làm sạch bằng dung môi Alknol amin - Làm sạch bằng dung môi vật lý và dung môi tổng hợp 2 Phương pháp chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ Tiến hành chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ ở nhiệt độ thấp từ -25oC đến - 35oC áp suất cao 3,0 – 4,0 Mpa Đây được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh tế hơn cả để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành Khí đồng hành từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí để tách ẩm rồi được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm nguội sau đó khí được đưa đến thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp Tại đó, khí được nén và làm lạnh tới nhiệt độ âm cần thiết, sau đó hỗn hợp khí được đưa sang bộ phận tách khí, lúc 9 này một phần hydrocacbon đã ngưng tụ được tách ra Sau khi được nén và làm lạnh thì hỗn hợp khí bị tách ra thành hai phần: Phần ngưng tụ (gọi là condesat) của bậc nén và làm lạnh Khí đồng hành được bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan Tại đó phân đoạn chứa metan và etan được tách ra Sau đó benzin là phần ngưng tụ đã tách metan và etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa, từ đó nó được đưa đi chế biến tiếp Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách bezin từ khí đồng hành là phương pháp rất tốn kém, để thực hiện được cần có thiết bị làm lạnh phức tạp Tuy nhiên do sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, mà hiệu quả tách benzin ra khỏi hỗn hợp khí khá cao, triệt để nên phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến khí 3 Chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ Ngoài chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ thì người ta còn áp dụng phương pháp hấp thụ để chế biến khí Phương pháp này dựa trên cơ sở của 2 quá trình chuyển khối cơ bản: hấp thụ và nhả hấp thụ Bản chất vật lý của quá trình là sự cân bằng giữa dòng khí và dòng lỏng do sự khuếch tán chất từ pha này sang pha khác Khi đạt cân bằng bền động lực, sự khuếch tán được xác định bằng hiệu số áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí và pha lỏng Nếu áp suất riêng phần của cấu tử trong pha khí lớn hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình hấp thụ (hấp thụ khí bởi chất lỏng) Và ngược lại, nếu áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí nhỏ hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình nhả hấp thụ (thoát khí ra khỏi chất lỏng) Đối với các tính toán thực tế, động lực của quá trình hấp thụ được biểu thị chính xác hơn không chỉ qua áp suất riêng phần mà còn qua nồng độ của các cấu tử tương ứng 10 3.3 Trung tâm GDC (Gas distribution center) a Sơ đồ traṃ : Hình 2.4 Sơ đồ trạm GDC b Chức năng Trung tâm GDC (Gas Distribution Center): Tại đây sẽ thực hiện các quá trình: lọc khí, gia nhiệt, giảm áp, đo đếm, cung cấp nhiên liệu cho nhà máy điện 1, 2 và nhà máy đạm c Nguyên lí vận hành Khí từ trạm LBV qua IJ cách điện đến hệ thống xã nguội qua 20