Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
CNG
Trạm Hiệp Phước 50 triệu m3 /năm Sử dụng Pipe Segment
CNG Hiệp Phước
Tính toán kích thước đường ống phù hợp cho mỗi
cụm
Lựa chọn: Máy nén Valve
Cum đo đếm khí đầu vào Cụm máy nén khí CNG Cụm dẫn CNG ra họng nạp
2
Sử dụng Pipe Segment để mô phỏng hệ thống:
Tính kích thước đường ống
Theo tiêu chuẩn ASME B31.8 vận tốc lưu chất đi
Theo tiêu chuẩn NORSOK, tổn thất áp suất cho
trong ống lớn nhất là 30.5 m/s
Đối với lưu chất có P < 35 barg → Delta P = 0.11 bar
Đối với lưu chất có P> 138 barg → Delta P = P/500
3
phép qua 100m ống:
Tính kích thước đường ống
Vận tốc trung bình lớn nhất qua ống phụ thuộc lưu lượng lớn nhất và khối lượng riêng lớn nhất của khí:
Tính vận tốc khí
4×𝜌×𝑄 𝜋×𝑑2
Trong đó: V - Vận tốc khí trung bình, m/s ρ - Tỷ trọng, kg/ m3 d - Đường kính trong ống, m Q - Lưu lượng, kg/s
4
𝑉 =
Tính kích thước đường ống
Độ giảm áp lớn nhất qua ống gây ra bởi lưu lượng lớn
nhất và tại khối lượng riêng lớn nhất của khí.
Công thức Darcy để tính độ giảm trên 1 đơn vị chiều dài
đường ống như sau:
Tính toán độ giảm áp
Trong đó: f - Hệ số ma sát W - Lưu lượng khối lượng, kg/h d - Đường kính trong, mm ρ - Tỷ trọng, kg/m3
5
× 𝛥𝑃100 = 𝑊2 𝜌 62530 × 100 × 𝑓 𝑑5
Lựa chọn máy nén
6
Loại máy nén: Pittiong đa cấp (3 cấp) Công suất: 1800 Sm3/h/1 máy Số lượng máy nén: 4 máy ( 3làm việc, 1 dự phòng) Áp suất đầu vào: 14 20 barg Áp suất đầu ra: 250 barg Nhiệt độ đầu vào: -10 65°C Công suất điện: 250 KW
Lựa chọn van
APIRP 520: sizing, selection, and Installation of Pressure-
Relieving Devices in Refineries
APIRP 521: Guide for Pressure – Relieving Depressuring
Systems
API Std 526: Flanged Steel Pressure Relief Vales Lựa chọn van điều áp theo các tiêu chuẩn:
ISA-S75.01: Flow Equation for Sizing Control Valve Gas Conditioning & Processing Book Engineering Data Book
7
Lựa chọn van an toàn theo các tiêu chuẩn:
PFD Công nghệ CNG
8
FP: Peng-Robinson Components: CO2, N2, C1- C6, Benzen, Cyclohexan, C7, Toluen, S-Rhombic, H2S
Hệ nhiệt động PR
9
Nguyên liệu
Tên dòng
Gas In
Nhiệt độ (C)
25
Áp suất (bar)
23
7200
Molar Flow (m3/h)
10
Nguyên liệu
Component Molefraction
Component Molefraction
CO2
0.0188
n-C5
0.0012
Nitơ
0.0034
n-C6
0.0023
C1
0.8943
Benzen
0.0001
C2
0.0426
Cyclohexan
0.0001
C3
0.0238
n-C7
0.0001
i-C4
0.0058
Toluen
0.0001
n-C4
0.0054
S-Rhombic
0
i-C5
0.002
H2S
0
11
Nguyên liệu
12
Cụm dẫn khí đầu vào
2 đường ống 6 inch
Sử dụng Pipe Segment
để mô phỏng
Object Palette
13
Chọn Pipe Segment từ
Cụm dẫn khí đầu vào
14
Cụm dẫn khí đầu vào
Rating tab Append Segment View Segment
Pipe Schedule chọn Schedule 40
Available Nominal Diameter: 152.4 mm (6”)
15
Bấm phím Specify để kết thúc
Cụm dẫn khí đầu vào
Rating tab Append Segment View Segment
Schedule 40
Nominal Diameter:
152.4 mm (6”)
16
Specify
Cụm dẫn khí đầu vào
17
Rating tab → Sizing → Nhập chiều dài ống 20m
Cụm dẫn khí đầu vào
Rating tab → Heat Tranfer Check Include Insulation
Ambient temperature (C)
30
Insulation Type
User Specified
Thermal Conductivity (w/m-K)
0.1
Thickness (mm)
0.1
Ambient Medium
Air
Velocity (m/s)
2.134
18
Cụm dẫn khí đầu vào
Rating tab → Heat Tranfer
19
Add Valve VLV-100
20
Delta P = 50 KPa
Cụm dẫn khí đầu vào
Đường ống 6 inch sau đó nhập tương tự
Chiều dài của đoạn ống: 50m
21
Add Valve VLV-101
P out = 20 bar
22
Add TEE-100
23
Add TEE-100
24
4 dòng có tỷ lệ như nhau: 0.25
Cụm nén khí CNG
25
Cụm nén khí CNG
4 nhánh của đường ống nén khí có thông số
công nghệ hoàn toàn như nhau
Nhập thông số cho 1 nhánh → 3 nhánh sau
hoàn toàn tương tự
Van an toàn Máy nén khí Cooler Đường ống TEE
26
Trên một nhánh có 5 thiết bị:
Add Valve V-102
27
Delta P = 0 kPa
Add máy nén khí K-100
P out = 251 bar
28
Add Cooler E-100
Nhiệt độ của dòng khí sau khi nén là: 271oC
29
→ cần làm mát dòng khí
Add Cooler E-100
30
Nhiệt độ dòng: 45 C Áp suất: 251 Bar
Add Cooler E-100
31
Delta P = 0
Cụm nén khí CNG
Hệ thống 4 đường ống sau máy nén khí
Chiều dài mỗi nhánh 50 m
32
Đường kính ống 2 inch
Cụm nén khí CNG
33
Cụm nén khí CNG
Rating tab Append Segment View Segment
Pipe Schedule: Schedule 160
Đường kính ống 2 inch
Bấm phím Specify để kết thúc
34
→ Available Nominal Diameter: 50.8 mm (2”)
Cụm nén khí CNG
35
Cụm nén khí CNG
36
Ratinh tab → Sizing: Chiều dài 50m
Cụm nén khí CNG
37
Ratinh tab → Heat tranfer page
Add TEE-101
38
Add TEE-101
39
Parameter tab → Splits
Cụm nén khí CNG
Kết thúc nhánh thứ nhất
40
Làm tương tự với các nhánh còn lại
Cụm dẫn CNG tới Trailler
41
Cụm dẫn CNG tới Trailler
4 nhánh trước Mixer 1 nhánh sau Mixer
Có 5 họng nạp CNG cho Trailler:
Chiều dài mỗi nhánh: 20m
42
Đường kính ống dẫn: 1,5 inch
Cụm dẫn CNG tới Trailler
43
Cụm dẫn CNG tới Trailler
Rating tab Append Segment View Segment
Available Nominal Diameter: 38.1 mm (1.5”)
Pipe Schedule: Schedule 160
44
Bấm phím Specify để kết thúc
Cụm dẫn CNG tới Trailler
45
Cụm dẫn CNG tới Trailler
46
Rating tab → Sizing: Chiều dài 20 m
Cụm dẫn CNG tới Trailler
47
Rating tab → Heat Transfer page
Add Mixer MIX-100
48
Kết thúc mô phỏng 4 nhánh xuất sản phẩm
Cụm dẫn CNG tới Trailler
Nhánh thứ 5 sau MIX-100 Tương tự 4 nhánh trước MIX-100
49
PFD Công nghệ CNG
50
