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
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 PipeSys 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
PIPESYS
Dùng PIPESYS để mô phỏng hệ thống đường
Mở PIPESYS:
ống của công nghệ CNG
13
Flowsheet tab → Add Operation (hoặc bấm phím F12) → Chọn Pipesys Extension trong Extensions Categories
PIPESYS
14
PIPESYS
15
PIPESYS
Chuyển sang Elevation Profile tab
16
Chú ý: Trước khi thực hiện các bước tiếp theo nên check vào Ignore this UnitOp During Caculations
PIPESYS
17
PIPESYS
18
PIPESYS
Pipeline Origin → Distance: 0 → Elevation: 0
Từ danh sách drop-down trong ô empty của
19
cột Pipeline Unit → chọn Pipe
PIPESYS
20
PIPESYS
21
Giao diện của Pipe Unit sẽ xuất hiện:
Cụm dẫn khí đầu vào Dimensions tab nhập các thông số cho ống:
Nominal Diameter: 6 inches Pipe Schedule: 40
22
Cụm dẫn khí đầu vào
Heat Tranfer tab → Heat Tranfer Enviroment →chọn Above Ground
Air Density
1.217 kg/m3
Air Viscosity
0.018 cP
Air Conductivity 0.026 W/m-K
Air Velocity
2.134 m/s
23
Nhập các thông số:
Cụm dẫn khí đầu vào
24
Pipe Coatings tab
Cụm dẫn khí đầu vào
Nhập giá trị:
Distance: 20 m
Elevation: 0 m
25
Khi nhập xong tất cả các thông số cho 3 tab → Close để hoàn tất và trở về Elevation Profile
Cụm dẫn khí đầu vào
26
Cụm dẫn khí đầu vào Temperature Profile tab: Ambient Temperature 30 (C)
27
Cụm dẫn khí đầu vào
28
Connection tab: bỏ check tại ô Ignore
Add Valve VLV-100
29
Delta P = 50 KPa
Cụm dẫn khí đầu vào
Đường ống 6 inch sau đó nhập tương tự
Chiều dài của đoạn ống: 50m
30
Add Valve VLV-101
P out = 20 bar
31
Add TEE-100
32
Add TEE-100
33
4 dòng có tỷ lệ như nhau: 0.25
Cụm nén khí CNG
34
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
35
Trên một nhánh có 5 thiết bị:
Add van VLV-102
36
Delta P = 0 kPa
Add máy nén khí K-100
P out = 251 bar
37
Áp suất ra của dòng khí: 251 bar
Add Cooler E-100
Nhiệt độ của dòng khí sau khi nén là: 271oC
38
→ cần làm mát dòng khí
Add Cooler E-100
39
Nhiệt độ dòng: 45 C Áp suất: 251 Bar
Add Cooler E-100
40
delta P = 0
Cụm nén khí CNG
41
Add PIPESYS. Nhập dòng vào và dòng ra:
Cụm nén khí CNG
42
Trong tab Elevation Profile
Cụm nén khí CNG
43
Giao diện của Pipe unit
Cụm nén khí CNG
44
Dimentions tab nhập các thông số của ống
Cụm nén khí CNG
45
Heat Tranfer tab
Cụm nén khí CNG
46
Pipe Coating tab
Cụm nén khí CNG
47
Điền các thông số còn lại trong tab Elevation Profile
Cụm nén khí CNG
48
Temperature Profile tab: Ambient Temp 30 C
Cụm nén khí CNG
49
Quay lại tab Connection bỏ check ignore
Add TEE-101
50
Add TEE-101
51
Parameter tab → Splits
Cụm nén khí CNG
Kết thúc nhánh thứ nhất
Nhánh 2, 3, 4 của lưu trình sử dụng các thiết bị và thông số kĩ thuật hoàn toàn tương tự
52
Tương tự với các nhánh 2, 3, 4
Cụm dẫn CNG tới Trailler
Sau khi khí được nén trở thành khí cao áp hay
CNG được đưa vào hệ thống nạp Gas cho xe
gọi là khí CNG (Compressed Natural Gas)
Trailler bằng đường ống
Mô phỏng giai đoạn cuối cùng của hệ thống
53
công nghệ CNG
Cụm dẫn CNG tới Trailler
54
Sơ đồ mô phỏng:
Cụm dẫn CNG tới Trailler
4 nhánh trước Mixer
1 nhánh sau Mixer
Có 5 nhánh dẫn CNG tới Trailler:
Các nhánh có chế độ công nghệ như nhau
TEE (đã được mô phỏng phần trước)
Đường ống nạp khí
55
Trong mỗi nhánh đều có thiết bị:
Cụm dẫn CNG tới Trailler
56
Nhánh 1: add PIPESYS
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
62
Kết thúc mô phỏng 4 nhánh xuất sản phẩm
Cụm dẫn CNG tới Trailler
63
Add PIPESYS dẫn sản phẩm sau MIX-100 Tương tự 4 nhánh trước Mixer.
PFD Công nghệ CNG
64
