TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA KỸ THUẬT NGÀNH: Cơng Nghệ Chế Biến Dầu & Khí ĐỀ TÀI Thiết kế hệ thống bảo vệ thiết bị hệ thống gom khí xả (Flare) cho giàn ST-PIP Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thanh Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Bá Hùng Lớp: 10H5 Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Lời Cảm Ơn -   Được cầm tay tập báo cáo đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay, niềm mơ ước từ cách lâu rồi, cảm xúc thật khó tả, vui sướng niềm biết ơn vơ Bởi lẻ khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp Em xin chân thành gởi lời biết ơn sâu sắc tới thầy cô môn Công nghệ chế biến Dầu & Khí trường đại học BKĐN, thầy cơ, lịng truyền thụ cho em kiến thức quý báu môn học, nữa, kiến thức sống để chúng em vững bước đường đời Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến ban lãnh đạo cơng ty Technip Viet Nam cho em hội làm đồ án tốt nghiệp cơng ty Trong q trình làm việc hỗ trợ em nhiều, tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài Chân thành cảm ơn anh TS Lê Bá Hùng – Kĩ sư công nghệ, công ty Technip Viet Nam, người trực tiếp hướng dẫn em đề tài Tuy thời gian này, dù bận rộn công việc nhiều lúc anh nhiệt tình giúp đỡ, dẫn truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý giá cho em Cảm ơn anh Ngọc, anh Trực, chị Phượng cựu sinh viên khóa trước làm việc cơng ty, anh chị phịng kĩ thuật cơng ty giải đáp tận tình lúc em gặp khó khăn Các anh chị giúp em hịa nhập vào mơi trường làm việc cơng ty ngày đầu cịn bỡ ngỡ Xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln điểm tựa, nguồn động viên giúp em vượt qua nhiều khó khăn thời gian qua Cuối cùng, em xin chúc quý thầy cô, ban lãnh đạo công ty Technip Viet Nam, anh chị phịng kĩ thuật cơng ty ln dồi sức khỏe có nhiều thành cơng công việc, niềm hạnh phúc sống Chân thành cảm ơn! Nguyễn Văn Thanh GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Mục Lục LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU TỪ VIẾT TẮT GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Danh Mục Các Bảng Biểu GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Danh Mục Các Hình Ảnh GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Lời Mở Đầu Khai thác sử dụng sản phẩm dầu khí bước tiến vĩ đại lịch sử phát triển loài người, cách mạng lượng Nó thực bắt đầu từ năm 1859 giếng dầu ‘Drake Well’ khoan thành công, cuối kỉ thứ 19, việc sử dụng sản phẩm dầu mỏ dần thay nguồn lượng khác công nghiệp giới Nhu cầu lượng ngày tăng trở thành lĩnh vực ưu tiên hàng đầu quốc gia Tại Việt Nam, từ mỏ Bạch Hổ thức cho dịng sản phẩm vào ngày 26/6/1986, ngành khai thác dầu khí phát triển khơng ngừng từ việc tăng cường sản lượng khai thác tìm kiếm khai thác thêm nhiều mỏ mới, bên cạnh cơng tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ trọng phát triển Với chủ trương nay, khuyến khích cơng ty nước ngồi tham gia đầu tư tăng cường lực cạnh tranh công ty dầu khí nước, ngành dầu khí có tương lai phát triển đầy hứa hẹn Với thân tôi, thật may mắn có hội học tập thực đồ án tốt nghiệp Công ty Technip Việt Nam – công ty hàng đầu tư vấn thiết kế dầu khí với đề tài: “Thiết kế hệ thống bảo vệ thiết bị hệ thống gom khí xả (Flare) cho giàn ST-PIP” Đây đề tài thiết thực, liên quan trực tiếp đến vấn đề khai thác dầu khí có ứng dụng rộng rãi, áp dụng vào cho giàn khai thác biển nhà máy liên quan đến việc sử dụng dầu mỏ khí bờ Trong trình làm việc, với hỗ trợ nhiệt tình từ anh chị cơng ty nổ lực phấn đấu thân, nhiên đề tài nên báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy cơ, anh chị bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chân thành cảm ơn! GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Từ Viết Tắt: ANSI: American National Standard Institude API: American Petroleum Institude BDV: Blowdown Valve CLJOC: Cưu Long JOC (Joint Operating Company) DN: Diameter Nominal EPCI: Engineering Procurement Construction Installation FEED: Front End Engineering Design FPSO: Floating Production Storage and Offloading FWS: Full well stream GOR: Gas/Oil Ratio HC: Hydrocarbon HP - LP: Hight Pressure – Low Pressure ID: Inside Diameter JT: Joule Thomson MMSCFD: Milion Standard Cubic Feet per Day MPFM: Multi-Phase Flow Meter OD: Outside Diameter PCV: Pressure Control Valve PFD: Process Flow Diagram PSV: Pressure Safety Valve P&ID: Piping and Instrument Diagram SDV: Shutdown Valve ST-PIP: Sư Tử Trắng – Production Injection Platform STV: Sư Tử Vàng VTA: Vendor To Advise WGR: Water/gas Ratio GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành CNHH Dầu & Khí Các Đơn Vị Sử Dụng Trong Bài Báo Cáo Đại lượng Hệ SI Nhiệt độ K Khối lượng Kg Thời gian Công thức chuyển đổi K = oC + 273.25 °R = 5/9.K lb = 0.4535924 kg Đơn vị khác o C R lb o MT = 103 kg MT bar = 105 Pa Bar Psi = 6894.757 Pa Psi inch = 0.0254 m ft = 0,3048 m bbl = 0.1589873 m3 MMSCF = 28316.88 m3 MMSCFD = 1179.87 m3/h BPD = 0.00662447 m3/h inch ft bbl MMSCF s Áp suất Pa Chiều dài m Thể tích m3 Lưu lượng thể tích m3/h Năng lượng MMSCFD BPD j Công suất W HP = 74517 W HP Độ nhớt động lực Pa.s cP = 10-3 Pa.s cP Góc rad rpm = π/30 rad/s rpm Vận tốc quay rad/s GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG Ngành CNHH Dầu & Khí GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Công ty technip viet nam Technip công ty lớn nhất, chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế công nghệ xây dựng liên qua đến dầu khí, hóa dầu ngành cơng nghiệp khác Với đội ngũ nhân lực khoảng 23000 người toàn giới, lợi nhuận năm vào khoảng tỷ EUR trải rộng khắp năm châu lục Technip dẫn đầu Châu Âu nằm top giới lĩnh vực Technip có mặt Việt Nam từ năm 1994 ký hợp đồng giám sát kỹ thuật, mua sắm xây dựng (EPC) nhà máy xi-măng Bút Sơn cho Tổng công ty tư vấn xây dựng Việt Nam (VNCC) sử dụng cơng nghệ độc quyền Technip Sau đó, Technip mở hai văn phòng đại diện, Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh nhằm hỗ trợ phát triển kinh doanh Việt Nam Năm 2002, Technip Italy - chi nhánh tập tồn Technip ký hợp đồng trọn gói EPC cho việc xây dựng khu phức hợp nhà máy đạm Phú Mỹ Năm 2005, Technip lại giành hợp đồng uy tín trọn gói EPC để xây dựng nhà máy lọc dầu cho Tập đồn Dầu khí Việt Nam, nhà máy lọc dầu Dung Quất Hợp đồng vào khoảng tỷ USD hợp đồng EPC lớn từ trước tới Việt Nam Tháng 1/2010, Technip đăng ký thành lập công ty Việt Nam nhằm cung cấp dịch vụ kỹ thuật cho công nghiệp dầu khí, đất liền ngồi khơi nghành cơng nghiệp khác nói chung Hiện văn phịng cơng ty nằm tại: 72-74 Nguyễn Thị Minh Khai, Quận 3, Tp Hồ Chí Minh Các phận công ty Technip Việt Nam - Kế toán (Accounting) Nhân (Admin & HR) Phát triển kinh doanh (Business Development) Xây dựng/Dân dụng (Construction/Civil) Điện (Electrical) Môi trường, an toàn, sức khỏe (HSE) Điều khiển tự động (Instrument) Cơng nghệ thơng tin (IT) Cơ khí (Mechanical) Thiết kế đường ống (Piping) GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp - 10 Ngành CNHH Dầu & Khí Dự án (Planning) Cơng nghệ (Processing) Mua sắm trang thiết bị (Procurement) Thư ký (Secrectary) Kết cấu (Structural) 1.2 Tổng quan trình offshore Hình 1.1: Tổng quan trình offshore Thuyết minh q trình: dầu khí khai thác từ giếng lòng đất đáy biển theo ống dẫn lên đầu giếng (Wellheads), sau chúng dẫn vào hệ thống ống Manifold (Production/Test manifold) để đưa giàn xử lý Ở đây, hỗn hợp dầu khí tách sơ thiết bị tách dạng bình (Separator) cho giàn hay dạng đường ống (Slug Catcher) cho giàn phụ (giàn thu gom) Khí tách đưa qua q trình xử lý khí như: tách khí axit (H 2S), loại bỏ thủy ngân, tách nước dung môi (TEG) hay chất làm khô tùy thuộc vào thành phần cấu tử yêu cầu cơng nghệ Có phần khí điều chỉnh nhiệt độ điểm sương phương pháp cho dòng khí qua van JT, qua thiết bị giãn nở, hay thiết bị làm lạnh để tách lỏng, tránh tượng xuất lỏng q trình nén khí Tiếp đó, khí nén đến áp suất cần thiết vào đường ống dẫn khí Dầu tách từ thiết bị tách đưa qua tháp ổn định để tách triệt để thêm phần nhẹ có dầu Dòng dầu GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 108 Ngành CNHH Dầu & Khí Bảng 3.44: Trường hợp thiết kế cho KO drum Thông số Đơn vị Prod Manifold/sep + Compressor Blowdown Gas flowrate MMSCFD 292.7 Liquid flowrate m3/h 145.8 Pressure barg 2.5 Temperature o C 59.2 Liquid density kg/m3 770.7 Gas density kg/m3 3.1 Gas viscosity cP 0.01 Gas actual volume m3/h 113276.4 Bước 2: Tính vận tốc lắng tự Là vận tốc rơi tự hạt lỏng tác dụng trọng lực Đây vận tốc lớn dịng khí (theo phương thẳng đứng) để hạt lỏng rơi trở lại mà khơng bị kéo theo, đó, trọng lực lớn lực kéo dịng khí, hay vận tốc rơi hạt lỏng lớn vận tốc dịng khí GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 109 Ngành CNHH Dầu & Khí Hình 3.39: Cân lực lên hạt lỏng dịng khí Ta có: Vt = = Trong : Vt (m/s): Vận tốc lắng tự ρ1, ρg (kg/m3) : Khối lượng riêng pha lỏng, khí Dp (m): Đường kính hạt lỏng Mp (kg): Khối lượng hạt lỏng Ap (m2): tiết diện hạt lỏng C’: Hệ số kéo theo hạt lỏng C’ tính thơng qua hệ số: C’(Re)2 = Với μ (mPa.s) độ nhớt dịng khí Tra đồ thị sau ta có C’, theo tài liệu tham khảo tập GPSA engineering data book [10], figure 7.3 GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 110 Ngành CNHH Dầu & Khí Hình 3.40: Đồ thị tra C’ Tính tốn ta có kết quả: Vt = 1.31 m/s Bước 3: Tính kích thước bình tách Kích thước bình tách tính cho đảm bảo thời gian dịng bình tách phải lớn thời gian hạt lỏng rơi xuống lại dịng lỏng Trong q trình tính tốn, chưa có mức chất lỏng cụ thể, để đơn giản tính tốn ta giả sử khơng có lỏng bình tách, mối liên hệ chiều dài đường kính bình tách tính sau: L= Trong : L (mm): Chiều dài bình tách Vt (m/s): Vận tốc lắng tự QA (m3/s) : Lưu lượng pha khí Dv (mm): Đường kính bình tách Chiều dài chiều dài tối thiểu thỏa mãn yêu cầu, tính ta thường margin lên 120% để đảm bảo vận hành GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 111 Ngành CNHH Dầu & Khí Tính tốn kích thước bình tách theo phương pháp thử sai sau: Giả sử đường kính bình tính L, tỉ số L/D chọn nằm khoảng 2.5÷6 Các cặp LD thỏa mãn dùng để tính cho bình tách Kết tính tốn sau: Bảng 3.45: Kết tính tốn đường kính chiều dài bình tách Đơn vị TH1 TH2 TH3 Đường kính bình m 2.5 Chiều dài tối thiểu m 15.3 12.3 10.2 Chiều dài thiết kế m 17.5 14.5 12.4 L/D 8.77 5.79 4.14 Lựa chọn NOT OK OK Thông số TH4 3.5 8.8 11 3.13 OK TH5 7.7 9.9 2.47 NOT Chọn cặp L-D, theo kinh nghiệm, tiến hành xác định mức làm việc theo thời gian lưu, thời gian để mực chất lỏng dâng từ mức tới mức Thời gian lưu đảm bảo q trình vận hành có đủ thời gian để xử lý cố, theo dự án ta có thời gian lưu cho mức trình bày bảng kết bên Q trình tính thực theo phương pháp thử sai nên giá trị ban đầu chọn theo kinh nghiệm người thiết kế Ta chọn D = 3.5 m, L= 11 m Tính tốn thơng số thể tích phần bình tách thực hồn tồn tương tự trình bày cho tính tốn mục 3.2.2 tính tốn cho production separator Ở đây, ta thực excel có kết bảng sau: Bảng 3.46: Kết tính tốn mức chất lỏng cho KO drum GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 112 Ngành CNHH Dầu & Khí Chiều cao Mức chất lỏng h (m) △h (m) h/D θ (rad) Vh (m3) △V (m3) t (phút) Tiêu chuẩn h7 Max liquid 1050 100 0.30 1.16 29.1 3.87 1.59 1.5 phút Mininum h6 LZAHH 950 150 0.27 1.10 25.2 5.54 2.28 0.75 phút Mininum h5 LAH2 875 150 0.25 1.05 22.4 5.36 2.20 0.5 phút Mininum h4 LAH1 800 75 0.23 1.00 19.7 2.63 1.08 0.75 phút Mininum h3 LAL2 725 75 0.21 0.95 17.0 2.52 1.04 0.5 phút Mininum h2 LAL1 650 50 0.19 0.89 14.5 1.62 0.66 0.5 phút Mininum h1 LZALL 600 450 0.17 0.85 12.9 11.32 Heater bundle h0 Vortex Breaker 150 150 0.04 0.42 1.63 1.63 150mm Minimum Bottom GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 113 Ngành CNHH Dầu & Khí 3.5 Flare Tip Nhiệm vụ flare tip thực phối trộn HC với dịng khơng khí để đảm bảo q trình cháy HC hồn tồn Trên flare tip ln ln có lửa mồi để đảm bảo HC chắn đốt cháy trước mơi trường Với flare tip, có giới hạn yêu cầu kích thước hạt lỏng lớn để đảm bảo cho trình cháy tốt Thơng số định u cầu kích thước hạt lỏng nhỏ cần tách bình tách Flare tip đuốc đốt, nơi cuối hệ thống thơng với khơng khí Khi tính tốn, flarenet lấy điều kiện ngồi khí làm điểm xuất phát, tính tốn ngược lại qua flare tip, đường ống, bình tách, tee, đến PSV, BDV Flare tip thiết kế để đảm bảo trình cháy, tùy theo thiết kế flare tip mà tổn thất áp qua flare tip khác Hình 3.41: Flare Tip GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 114 Ngành CNHH Dầu & Khí Trong trình thiết kế giàn, flare tip thường khơng tính tốn mà đặt hàng cho vendor tính tốn cung cấp Trong giai đoạn FEED dự án, để có đủ số liệu cho q trình chạy Flarenet để kiểm tra lại hệ thống flare ta thiết kế, ta phải liên hệ với vendor để xin thơng số flare tip Vì tính tốn Flarenet để kiểm tra lại áp suất hệ thống nên ta quan tâm tới đường cong mô tả phụ thuộc tổn thất áp suất qua flare tip vào lưu lượng dịng khí flare tip Hình 3.42: Đồ thị △P flare tip theo lưu lượng qua flare tip GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG 115 Ngành CNHH Dầu & Khí MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TRÊN FLARENET 4.1 Giới thiệu phần mềm Flarenet Aspen Flarenet (Aspen flare system analyzer flarenet) công cụ nằm cài đặt Aspen ứng dụng để tính tốn mơ cho hệ thống flare nhà máy lọc dầu, hóa chất hay giàn khoan biển… Giúp cho việc tính tốn hệ thống flare trở nên nhẹ nhàng với kết xác, đầy đủ Hình 4.43: Giao diện làm việc Aspen Flarenet Q trình tính tốn Aspen Flarenet q trình tính ngược từ Flaretip trở lại thiết bị Q trình tính tốn gồm tính tốn trở lực, áp suất điểm hệ thống, vận tốc dịng lưu chất ống Các thơng tin cho phép ta kiểm tra mức độ an toàn hệ thống, cho ta số liệu để đưa phương án gia cố vị trí có rung động mạnh, chịu áp lực lớn… Cũng giống với Hysys hay đa số phần mềm mơ hóa học nói chung, Aspen flarenet cung cấp cho data base đầy đủ cho việc tính tốn, từ mơ hình nhiệt động, cấu tử, phương trình tính tốn, Với làm quen với phần mềm mô từ trước, tiếp xúc với Aspen Flarenet tương đối dễ dàng nhanh chóng Q trình mơ đơn giản gồm hai bước chính: GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 116 Ngành CNHH Dầu & Khí • Thiết lập sơ đồ mơ phỏng: Từ kết tính tốn, sizing cho hệ thống flare thực từ trước, tiến hành tạo sơ đồ mơ Aspen flarenet • Phân tích kết từ mơ phỏng: Sau có sơ đồ, thiết lập giả định xảy trình hoạt động nhà máy, giàn,… từ chạy flarenet phân tích kết đạt 4.2 Thiết lập sơ đồ mô 4.2.1 Thiết lập mơ hình tính tốn chọn cấu tử Khi bắt đầu công việc mô Flarenet, công việc lựa chọn mơ hình tính tốn cho phù hợp, lựa chọn mơ hình nhiệt động tính tốn cho cân lỏng hơi, mơ hình tính tốn Enthalpy, tính tốn trở lực… Việc lựa chọn mơ hình tính tốn dựa kinh nghiệm nhiều năm người thiết kế, nhiên, thường khuyên nên chọn theo hướng dẫn Flarenet user guide [14] sau: • VLE methods: Soave Redlich Kwong • Enthalpy method: Lee Kesler • Presure drop: • • • • Horizontal pipes: Dukler Inclined pipes: Dukler Vertical pipes: Orkisewski Friction factor method: Chen Tiếp theo, cần thêm vào cấu tử để làm việc, cấu tử thiết lập sẵn người dùng khởi tạo cấu tử giả Trong tính tốn giàn ST-PIP, việc tiến hành xả tất trường hợp thường HC nhẹ, chủ yếu khí, vậy, việc chọn cấu tử ta cần thêm vào cấu tử HC từ C đến C7 Nếu có yêu cầu khởi tạo cấu tử mới, ta thực hiên tương tự hysys, việc kích chọn ‘Hypothetical’ tạo cấu tử giả với thông số ban đầu thời MW, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng Tuy nhiên, flarenet thường sử dụng cấu tử giả Trong hysys, ta nhập MW thay cho nhập thành phần, việc tính tốn phụ thuộc nhiều vào MW Bởi lẻ, khơng giống tính tốn cơng nghệ thường trọng cân vận chất, cân pha, cân nhiệt, flarenet chủ yếu dùng để tính tổn thất áp suất, vận tốc dịng ống, mômentum, áp suất Khi ta nhập vào MW, flarenet coi dòng hỗn hợp hai cấu tử có MW lớn nhỏ gần GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 117 Ngành CNHH Dầu & Khí Hình 4.44: Lựa chọn cấu tử flarenet 4.2.2 Thiết lập sơ đồ mô Cũng phần mềm mô khác, để flarenet hiểu q trình thực tế cung cấp thông số đầu vào cho q trình tính tốn, ta cần thiết lập sơ đồ flarenet gồm thiết bị giống thực tế Trong Flarenet có cơng cụ giúp ta hồn thành cơng việc cách nhanh chóng tiện lợi Các thiết bị gồm: 1: Đường ống 2: Flare tip 3: PSVs 4: connector 5: Valve 6: Tee 7-9: Bình tách (KO drum) 8: Orifice (lỗ xả) 10: Flowbleed Hình 4.45: Các thiết bị hệ thống flare Theo sơ đồ nối ống từ vẽ P&ID, kết phận piping process, ta thiết lập sơ đồ mô phỏng, từ PSVs, BDVs, tailpipe, header, KO drum, flaretip GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 118 Ngành CNHH Dầu & Khí Nhập PSVs: Một PSV bao gồm chi tiết sau: PSV nối với thiết bị cần bảo vệ, đoạn ống tailpipe (ống đuôi) nối PSV vào header, tee làm nhiệm vụ nối ống với header (thường có góc nghiêng 45o), ống header Các thông số đầu vào cần nhập cho PSV phải tính tốn trước (như trình bày chương 3) gồm thơng số như: Set pressure, relieving pressure, inlet temperature spec, mass flow, rated flow, orifice area per valve, number of valve, composition (MW) Đường ống tính tốn nhập thơng số đường kính, chiều dài, material, fittings Hình 4.46: PSV flarenet Tee phận nối có ảnh hưởng tính tốn trở lực cho hệ thống, thơng số để xác định ‘Tee’ bao gồm: đường kính (có tùy chọn: Run (đường kính ‘tee’ đường kính ống vào vào), Tail (đường kính ‘tee’ đường kính ống đi), Auto (đường kính ‘tee’ đường kính lớn ống vào)), góc nghiêng nhánh (thường 45o) Nhập BDVs Khác với thiết lập cho PSV tí cấu tạo, BDV gồm van lỗ xả nằm tách rời nhau, nối với đoạn ống (nhưng phân tích phần tính tốn cho BDV) Van có đường kính lấy đường ống vào ra, ta cần quan tâm đến áp suất đầu vào ra, lưu lượng qua van để flarenet có số liệu tính tốn Lỗ xả u cầu diện tích lỗ Hình 4.47: BDV flarenet Các ống dẫn GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 119 Ngành CNHH Dầu & Khí Các hệ thống đường ống flare system tính tốn nhập vào flarenet với thơng số cần thiết sau: • • • • • Đường kính ống, schedule ống Vật liệu làm ống Chiều dài đoạn ống Sự thay đổi độ cao điểm đầu điểm cuối (tính tốn tổn thất áp suất) Fitting toàn ống, nhiên gia đoạn FEED dự án, chưa có vẽ dẫn ống (bản isometric) nên coi hệ số không KO drum Bình tách KO drum flarenet khơng có nhiệm vụ tách lỏng-hơi phần mềm mô khác, ta thiết lập thơng số bình tách để flarenet tính tổn thất áp suất Trong tab ‘Calculation’ ta nhập đường kính bình tách mức chất lỏng để có liệu đầu vào cho trình tính tốn flarenet Flare Tip Đường cong phụ thuộc lưu lượng tổn thất áp suất theo thông tin từ vendor vào flarenet, thông số quan định q trình tính tốn Hình 4.48: Nhập đường cong tổn thất áp suất flarenet Sau nhập thiết bị hệ thống Flare vào Flarenet ta có sơ đồ sau GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 120 Ngành CNHH Dầu & Khí Chú ý: Về phương pháp nhập liệu vào Flarenet phương thức kết nối dòng hướng dẫn Flarenet user guide [14] Hình 4.49: Sơ đồ mơ Flare system Flarenet GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 121 Ngành CNHH Dầu & Khí 4.3 Phân tích – Đánh giá kết Như có phân tích, q trình vận hành nhà máy, giàn, khơng phải lúc PSVs, BDVs xả Trong thực tế, thường PSV làm việc việc độc lập xả lúc Các BDV tùy theo cấp độ cảnh báo mà mở theo chủ định nhân viên vận hành, trường hợp xấu shutdown blowndown tồn giàn Khi chạy tính tốn flarenet, mục đích kiểm tra lại back pressure, điều kiện làm việc đường ống tail pipe PSV tròng hợp xả tương ứng, kiểm tra điều kiện làm việc hệ thống trường hợp total blowndown, hay trường hợp xả PSV có lưu lượng lớn trường hợp khác có khả xảy thực tế Kiểm tra back pressure điều kiện làm việc ống đuôi PSV Chạy Flarenet cho trường hợp xả PSV ta có kết sau: Bảng 4.47: Kết kiểm tra back pressure điều kiện làm việc ống đuôi Back presure estimate (barg) Back presure Flarenet (barg) PSV-2956-1 PSV-2902-1/2 Tên PSV Điều kiện làm việc ống đuôi Mach number Mômemtum 3.627/3.036 0.498 118252 4.581/4.173 0.367 81602 PSV-2902-3/4 3.060/2.770 0.391 58002 PSV-2606-1/2 2.5 0.024/0.024 0.031 114 PSV-2606-4/5 1.477/1.402 0.232 14970 PSV-2606A-2/4 3.137/2.676 0.459 92210 PSV-2606A-1/3 2.493/2.105 0.444 77729 PSV-2616-1/2 2.5 0.024/0.020 0.084 871 PSV-2616-4/5 1.698/1.688 0.077 1874 GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp PSV-5746-1 PSV-5726-1/2 122 Ngành CNHH Dầu & Khí 3.470/3.393 0.177 15446 2.5 1.160/1.082 0.249 15702 Total Blowdown Total blowndown gồm BDV xả đồng thời, trường hợp ta cần kiểm tra hệ thống thiết kế có đảm bảo tiêu chuẩn đề hay không? Qua có đánh giá mức độ đảm bảo hệ thống, hệ thống có tiêu chí khơng thỏa mãn bàn tính lại để có hướng xử lý cụ thể Trong total blowndown, ta phải kiểm tra cho BDV, với tiêu chí MABP, Temp, Mach number Sau kết cho BDV-5726-2 Hình 4.50: Áp suất sau lỗ Orifice BDV-5726-2 Total Blowdown Từ đồ thị ta thấy, áp suất sau lỗ xả nhỏ MABP nhiều, đảm bảo an toàn cho cụm downstream Qua đồ thị ta thấy trình thay đổi áp suất từ trước lỗ xả đến flare tip, qua cho ta nhìn trực quan hệ thống Bên cạnh quan tâm áp suất, ta cần kiểm tra giới hạn Mach number ống tail pipe yêu cầu nhỏ 0.7 header nhỏ 0.5 Kết sau chạy flarenet cho thấy hệ thống đảm bảo tiêu chí Về nhiệt độ dịng lưu thể u cầu nẳm khoảng làm việc vật liệu tương ứng Trong hệ thống flare, tùy vị trí mà có vật liệu cấu tạo khác GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh ... thực đồ án tốt nghiệp Công ty Technip Việt Nam – công ty hàng đầu tư vấn thiết kế dầu khí với đề tài: ? ?Thiết kế hệ thống bảo vệ thiết bị hệ thống gom khí xả (Flare) cho giàn ST- PIP? ?? Đây đề tài thiết. .. khơng bị nghẽn Hình 1.3: Hệ thống flare GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp 14 Ngành CNHH Dầu & Khí Nhiệm vụ hệ thống flare thu gom nguồn HC xả từ hệ thống công nghệ trình... (Instrument) Công nghệ thông tin (IT) Cơ khí (Mechanical) Thiết kế đường ống (Piping) GVHD: TS Lê Bá Hùng SVTH: Nguyễn Văn Thanh Đồ Án Tốt Nghiệp - 10 Ngành CNHH Dầu & Khí Dự án (Planning) Công