Bài báo môn công nghệ chế biến khí về Nhà máy khí Cà Mau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ

BÀI TẬP GIỮA KỲ
MƠN: CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Hữu Thanh
Học viên : Trịnh Đăng Khơi

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 cơng 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 thơ, thì ngành
cơng 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 khơ 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 khơ 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 sơng 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 cơng 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 cơng nghệ chế biến khí của
nhà máy.

3

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN............................................2
LỜI NĨI ĐẦU..................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................5
DANH MỤC BẢNG........................................................................................6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG 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 cơng 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: Tởng 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, cịn 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
ngồi cấu tử chính là metan cịn 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. Ngồi ra trong thành phần khí tự nhiên
và khí đồng hành cịn có H2O, H2S, cùng các hợp chất chứa
lưu huỳnh, S, N2 và heli.

Người ta cịn 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. Cịn khí
chứa ít hydrocacbon nặng (từ propan trở lên, dưới mức 50g/
m3) gọi là khí khơ (khí gầy), được sử dụng làm nhiên liệu cho
cơng 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 tồn

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 ngồi 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 cơng 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 khơng thể lọc hồn 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 mơi trường ăn mịn hố học.
- Có thể tự động hố và cơ khí hố hồn tồn.

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 q 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 cịn 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 q trình là sự cân bằng giữa dịng
khí và dịng 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 q 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 q trình nhả hấp thụ (thốt khí ra khỏi
chất lỏng). Đối với các tính tốn thực tế, động lực của q
trình hấp thụ được biểu thị chính xác hơn khơng chỉ qua áp
suất riêng phần mà cịn qua nồng độ của các cấu tử tương ứng.

10

Tại các nhà máy chế biến khí, q trình hấp thụ và nhả
hấp thụ được thực hiện trong các tháp hấp thụ và tháp nhả hấp
thụ (tháp chưng luyện) có cấu tạo kiểu tháp đĩa hoặc tháp
đệm, chất hấp thụ được dùng ở đây là các phân đoạn benzin,
kerosen hoặc hỗn hợp của chúng.

4. Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất.
Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp được thực hiện quá trình

tách các cấu từ định trước hiệu quả hơn sơ đồ hấp thụ nhiệt độ
thấp (HNI) và thiết bị chế tạo cũng đơn giản hơn. Khác nhau
về mặt nguyên lý giữa hai sơ đồ CNT và NTT là ở chỗ
nguyên liệu đi vào thiết bị sau khi làm lạnh (khơng có sự tách
sơ bộ mà được đưa thẳng vào tháp chưng. Tại đó xảy ra sự
phân tích riêng biệt khí ngun liệu thành khí khơ(thốt ra từ
đỉnh tháp) và phân đoạn hydrocacbon nặng .

Phụ thuộc vào sơ đồ nguyên lý của quá trình chưng cất
nhiệt độ thấp, thiết bị cơ bản của sơ đồ là tháp chưng được
chia thành chưng bốc hơi và tháp ngưng tụ – bốc hơi.

Hình 1.1: Sơ đồ tháp chưng Hình 1.2: Sơ đồ tháp ngưng
bốc hơi tụ - bốc hơi

11

1. Thiết bị trao đổi nhiệt; 1. Chu trình làm lạnh ngoài;
2. Tháp chưng bốc hơi; 2. Tháp tách;

3. Chu trình làm lạnh 3. Tháp ngưng tụ bốc hơi; I.
ngoài; 4. Thiết bị tách; I. Khí nguyên liệu; ; II. Khí đã
Khí nguyên liệu; II. Khí tách benzin; III. Ống truyền
đã tách benzin; III. nhiệt; IV. Hydrocacbon
Ống truyền nhiệt; nặng; V.
IV. Hydrocacbon nặng; V.
Hồi lưu Hồi lưu; VI. Sản phẩm đỉnh
tháp

12

CHƯƠNG 2: NHÀ MÁY KHÍ CÀ MAU

I. Giới thiệu cơng ty khí Cà Mau.

1. Q trình thành lập.
Cơng ty Khí Cà Mau (tiền thân là Xí nghiệp Khí Cà Mau) là
đơn vị chi nhánh trực thuộc Tổng Công ty Khí Việt Nam.

Được thành lập bằng QĐ số 1733/QĐ-DKVN ngày
03/07/2006 của Hội đồng quản trị Tổng Cơng Ty Khí Việt
Nam thuộc Tập Đồn Dầu Khí Việt Nam.

2. Chức năng và nhiệm vụ.
Cơng ty Khí Cà Mau có chức năng quản lý, vận hành

và khai thác đường ống dẫn khí PM3-Cà Mau.
Cơng ty khí Cà Mau có nhiệm vụ tiếp nhận khí từ mỏ

PM3-CAA và Lơ 46-Cái nước và cung cấp khí thiên nhiên

cho 2 nhà máy Điện Cà Mau và Nhà máy Đạm Cà Mau thuộc
dự án Khí – Điện – Đạm Cà Mau. Việc cung cấp khí và các
sản phẩm khí nêu trên khơng những góp phần bảo đảm an
ninh năng lượng, lương thực quốc gia, mà còn hạn chế việc
sử dụng ngoại tệ để nhập khẩu nguyên liệu, góp phần bình ổn
giá cả thị trường và nâng cao chất lượng đời sống của nhân
dân.

13

II. Hệ thống PM3 Cà Mau.
1. Tổng quan về dự án PM3.

Hình 2.1 Tởng quan hệ thống đườ ng ống dẫn khí PM3-Cà
Mau

Đường ống dẫn khí PM3 Cà Mau là một phần của dự
án Khí- Điện- Đạm Cà Mau được xí nghiệp liên doanh Dầu
khí Việt - Xô (Vietsovpetro) xây dựng, bao gồm 298 km
đường ống dẫn khí ngồi biển nối từ mỏ Dầu - Khí PM3
thuộc vùng biển chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia và 27
km đưa từ trạm tiếp bờ vào Khu công nghiệp Khánh An ở
huyện U Minh, Cà Mau. Đường kính ống 18 inch, dày 12,5
mm, công suất vận chuyển tối đa 2,2 tỷ m³ khí/năm đưa khí
từ mỏ PM3 để cấp cho hai nhà máy nhiệt điện và sản xuất

14

phân đạm. Đường ống dẫn khí trên bờ bao gồm cả 03 trạm:
Trạm tiếp bờ (LFS), cụm van ngắt tuyến (LBV) và trung

tâm phân phối khí (GDC).

15

2. Thông số thiết kế.
Bảng 2.1. Thông số thiết kế

Thông số BRA LFS GDC To PP &
(Barg) (Barg) (Barg) FP (Barg)
Áp suất thiết kế 147.6 98.4 98.4
Áp suất vận hành tối đa 138.0 88.6 88.6 98.4
88.6
cho phép <138.0 <88.6
Áp suất vận hành <88.6 40-60

 Công suất tiêu thụ tối đa của Nhà máy Điện:
6.4 Triệu Sm3/ngày ~ 265 Ksm3/hr.

 Công suất tiêu thụ tối đa của Nhà mày Đạm:
1.386 Triệu Sm3/ngày ~ 58 Ksm3/hr.

 Công suất đường ống:
6.0 Triệu Sm3/ngày ~ 250 Ksm3/hr.

16

3. 3 chạm của hệ thống PM3 Cà Mau.
3.1. Trạm LFS (Landfall Station):
a. Sơ đồ trạm:

Hình 2.2 Sơ đồ trạm LFS
b. Chức năng.
Trạm LFS (Landfall Station): Đây là trạm tiếp bờ dùng
để nhận khí ngồi giàn vào. Tại đây thực hiện các q trình
lọc và giảm áp.
c. Nguyên lí vận hành.

17

Khí đưa từ giàn vào qua IJ cách điện rồi qua hệ thống
cold vent xã nguội đến van shut down đầu vào UV-4004 qua
bộ lọc FD-4004/4006/4005 (thường chỉ vận hành 1 hoặc 2 bộ
lọc, còn lại ở chế độ standby để dự phòng cho thay thế khi
bảo dưỡng sửa chữa) rồi đến van PV-4007A/PV-4007B/PV-
4007C để giảm áp (thường thì chỉ vận hành 1 hoặc 2 van PV,
van còn lại ở chế độ standby) sau đó qua các van
shutdown cho từng bộ lọc UV4008/UV4005/UV4109
rồi qua va n shutdown đầu ra UV4024 đến Trạn LBV.
3.2. Trạm LBV ( Line block valve )
a. Sơ đồ traṃ :

Hình 2.3 Sơ đồ trạm LBV
b. Chức năng.
Trạm LBV (Line block valve): Đây là trạm van ngắt
tuyến, dùng để shutdown ngắt tuyến khi cần thiết (có sự cố,
bảo dưởng, …).

18

c. Nguyên lí vận hành.

Khí từ trạm LFS qua IJ cách điện (ngắt điện 2 trạm,

khi chập điện ở 1 trạm không ảnh hưởng ở trạm lân cận) đến
Hệ thống cold vent rồi đến shut down valve. Trong đường
ống chính có trích khí ra qua đường ống nhỏ để giảm áp,
xong đưa vào điều khiển van shutdown. Khí sau đó được
chuyển đến trạm GDC bằng hệ thống ống.

19

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 q 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