Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Công nghệ sản xuất CNG

Trạm Hiệp Phước 50 triệu m3 /năm Sử dụng Pipesys

CNG Hiệp Phước

v Tính toán kích thước đường ống phù hợp cho

mỗi cụm

v Lựa chọn:

§ Máy nén

v Sử dụng PipeSys để mô phỏng hệ thống:

§ Valve

§ Cum đo đếm khí đầu vào

§ Cụm máy nén khí CNG

§ Cụm dẫn CNG ra họng nạp

2

Tính kích thước đường ống

v Theo tiêu chuẩn ASME B31.8 vận tốc lưu chất

đi trong ống lớn nhất là 30.5 m/s

v Theo tiêu chuẩn NORSOK, tổn thất áp suất

cho phép qua 100m ống:

bar

§ Đối với lưu chất có P < 35 barg → Delta P = 0.11

§ Đối với lưu chất có P> 138 barg → Delta P = P/500

3

Tính kích thước đường ống

4

Tính kích thước đường ống

5

Lựa chọn máy nén

v Loại máy nén: Pittiong đa cấp (3 cấp)

v Công suất: 1800 Sm3/h/1 máy

v Số lượng máy nén: 4 máy ( 3làm việc, 1 dự

phòng)

v Áp suất đầu vào: 14 20 barg

v Áp suất đầu ra: 250 barg

v Nhiệt độ đầu vào: -10 65°C

v Công suất điện: 250 KW

6

Lựa chọn van

v Lựa chọn van an toàn theo các tiêu chuẩn:

Pressure- Relieving Devices in Refineries

§ APIRP 520: sizing, selection, and Installation of

Depressuring Systems

§ APIRP 521: Guide for Pressure – Relieving

v Lựa chọn van điều áp theo các tiêu chuẩn:

§ API Std 526: Flanged Steel Pressure Relief Vales

§ ISA-S75.01: Flow Equation for Sizing Control Valve

§ Gas Conditioning & Processing Book

§ Engineering Data Book

7

PFD Công nghệ CNG

v FP: Peng-Robinson v Components: CO2, N2, C1- C6, Benzen,

Cyclohexan,

C7, Toluen, S-Rhombic, H2S

8

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

PIPESYS

v Dùng PIPESYS để mô phỏng hệ thống đường

ống của công nghệ CNG

v Mở PIPESYS:

Flowsheet tab → Add Operation (hoặc bấm phím F12) → Chọn Pipesys Extension trong Extensions Categories

13

PIPESYS

14

PIPESYS

15

PIPESYS

v Chú ý: Trước khi thực hiện các bước tiếp theo nên check vào Ignore this UnitOp During Caculations

v Chuyển sang Elevation Profile tab

16

PIPESYS

17

PIPESYS

18

PIPESYS

v Pipeline Origin → Distance: 0

→ Elevation: 0

v Từ danh sách drop-down trong ô empty của

cột Pipeline Unit → chọn Pipe

19

PIPESYS

20

PIPESYS

v Giao diện của Pipe Unit sẽ xuất hiện:

21

Cụm dẫn khí đầu vào

v Dimensions tab nhập các thông số cho ống:

§ Nominal Diameter: 6 inches

§ Pipe Schedule: 40

22

Cụm dẫn khí đầu vào

vHeat Tranfer tab → Heat Tranfer Enviroment →chọn Above Ground

v Nhập các thông số:

Air Density

1.217 kg/m3

Air Viscosity

0.018 cP

Air Conductivity Air Velocity

0.026 W/m- K 2.134 m/s

23

Cụm dẫn khí đầu vào

v Pipe Coatings tab

24

Cụm dẫn khí đầu vào

v Khi nhập xong tất cả các thông số cho 3 tab → Close để hoàn tất và trở về Elevation Profile

v Nhập giá trị:

§ Distance: 20 m

§ Elevation: 0 m

25

Cụm dẫn khí đầu vào

26

Cụm dẫn khí đầu vào

v Temperature Profile tab: Ambient Temperature 30 (C)

27

Cụm dẫn khí đầu vào

v Connection tab: bỏ check tại ô Ignore

28

Add Valve VLV-100

v Delta P = 50 KPa

29

Cụm dẫn khí đầu vào

v Đường ống 6 inch sau đó nhập tương tự

v Chiều dài của đoạn ống: 50m

30

Add Valve VLV-101

P out = 20 bar

31

Add TEE-100

32

Add TEE-100

v 4 dòng có tỷ lệ như nhau: 0.25

33

Cụm nén khí CNG

34

Cụm nén khí CNG

v 4 nhánh của đường ống nén khí có thông số

công nghệ hoàn toàn như nhau

v Nhập thông số cho 1 nhánh → 3 nhánh sau

hoàn toàn tương tự

v Trên một nhánh có 5 thiết bị:

§ Van an toàn

§ Máy nén khí

§ Cooler

§ Đường ống

§ TEE 35

Add van VLV-102

v Delta P = 0 kPa

36

Add máy nén khí K-100

v Áp suất ra của dòng khí: 251 bar

P out = 251 bar

37

Add Cooler E-100

v Nhiệt độ của dòng khí sau khi nén là: 271oC

→ cần làm mát dòng khí

38

Add Cooler E-100

v Nhiệt độ dòng: 45 C

v Áp suất: 251 Bar

39

Add Cooler E-100

delta P = 0

40

Cụm nén khí CNG

v Add PIPESYS. Nhập dòng vào và dòng ra:

41

Cụm nén khí CNG

v Trong tab Elevation Profile

42

Cụm nén khí CNG

v Giao diện của Pipe unit

43

Cụm nén khí CNG

v Dimentions tab nhập các thông số của ống

44

Cụm nén khí CNG

v Heat Tranfer tab

45

Cụm nén khí CNG

v Pipe Coating tab

46

Cụm nén khí CNG

v Điền các thông số còn lại trong tab Elevation Profile

47

Cụm nén khí CNG

v Temperature Profile tab: Ambient Temp 30 C

48

Cụm nén khí CNG

v Quay lại tab Connection bỏ check ignore

49

Add TEE-101

50

Add TEE-101

v Parameter tab → Splits

51

Cụm nén khí CNG

v Kết thúc nhánh thứ nhất

v Nhánh 2, 3, 4 của lưu trình sử dụng các thiết bị

và thông số kĩ thuật hoàn toàn tương tự

v Tương tự với các nhánh 2, 3, 4

52

Cụm dẫn CNG tới Trailler

v Sau khi khí được nén trở thành khí cao áp hay

gọi là khí CNG (Compressed Natural Gas)

v CNG được đưa vào hệ thống nạp Gas cho xe

Trailler bằng đường ống

v Mô phỏng giai đoạn cuối cùng của hệ thống

công nghệ CNG

53

Cụm dẫn CNG tới Trailler

v Sơ đồ mô phỏng:

54

Cụm dẫn CNG tới Trailler

v Có 5 nhánh dẫn CNG tới Trailler:

v4 nhánh trước Mixer

v Các nhánh có chế độ công nghệ như nhau

v Trong mỗi nhánh đều có thiết bị:

v1 nhánh sau Mixer

§ TEE (đã được mô phỏng phần trước)

§ Đường ống nạp khí

55

Cụm dẫn CNG tới Trailler

v Nhánh 1: add PIPESYS

56

Cụm dẫn CNG tới Trailler

57

Cụm dẫn CNG tới Trailler

58

Cụm dẫn CNG tới Trailler

59

Cụm dẫn CNG tới Trailler

60

Cụm dẫn CNG tới Trailler

61

Add Mixer MIX-100

v Kết thúc mô phỏng 4 nhánh xuất sản phẩm

62

Cụm dẫn CNG tới Trailler

v Add PIPESYS dẫn sản phẩm sau MIX-100

v Tương tự 4 nhánh trước Mixer.

63

PFD Công nghệ CNG

64

Bài tập về nhà

v Hoàn thành mô phỏng công nghệ CNG

v Với thiết kế đường ống, quan trọng nhất là có

khả năng mở rộng sản xuất mà hệ thống đường ống cũ vẫn vận hành an toàn

v Với hệ thống công nghệ đã mô phỏng dùng công cụ speadsheet để tính toán công suất phân phối như nhau cho cả 5 họng nạp khi công suất đến năm 2015 là 250 triệu m3/năm

v Nhận xét, đánh giá và so sánh công nghệ CNG

với công nghệ LPG đã mô phỏng

65