tính toán lựa chọn công nghệ tối ưu và các thông số cơ bản của táp tách etan từ nguồn khí nam côn sơn 2

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
… …………………







Đ
Đ
Ồ
Ồ


Á
Á
N
N

T
T
Ố
Ố
T
T


N
N
G
G
H
H
I
I
Ệ
Ệ
P
P




T
T
Í
Í
N

N
H
H


T
T
O
O
Á
Á
N
N


L
L
Ự
Ự
A
A


C
C
H
H
Ọ
Ọ
N

N


C
C
Ô
Ô
N
N
G
G


N
N
G
G
H
H
Ệ
Ệ


T
T
Ố
Ố
I
I

Ư
Ư
U
U


V
V
À
À


C
C
Á
Á
C
C


T
T
H
H
Ô
Ô
N
N
G

G


S
S
Ố
Ố


C
C
Ơ
Ơ


B
B
Ả
Ả
N
N


C
C
Ủ
Ủ
A
A

T
T
H
H
Á
Á
P
P


T
T
Á
Á
C
C
H
H


E
E
T
T
A
A
N
N

T
T
Ừ
Ừ


N
N
G
G
U
U
Ồ
Ồ
N
N


K
K
H
H
Í
Í


N
N
A

A
M
M


C
C
Ô
Ô
N
N


S
S
Ơ
Ơ
N
N


2
2






Giảng viên hướng dẫn: Th.S MAI XUÂN BA

Sinh viên thực hiện: HOÀNG TRUNG KIÊN
Lớp: DH08H1
Khoá học: 2008 – 2012


Tp Vũng Tàu, tháng 07 năm 2012









Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

LỜI MỞ ĐẦU
Thực hiện theo chiến lược phát triển ngành Công nghiệp khí Việt Nam
giai đoạn 2011 – 2025 được Thủ Tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số
459/QĐ-TTg ngày 30/3/2011, Hiện nay Tập Đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) đã
và đang triển khai đồng bộ tất cả các khâu trong dây chuyền công nghiệp khí từ
khai thác, vận chuyển, chế biến, tiêu thụ và từng bước đa dạng hóa các hộ tiêu
thụ khí. Nguồn cung cấp khí chính hiện nay cho các hộ tiêu thụ thuộc khu vực
Đông Nam Bộ chủ yếu từ hai bể là Cửu Long và Nam Côn Sơn, nguồn khí này
được vận chuyển theo hệ thống đường ống Rạng Đông - Bạch Hổ - Long Hải -
Dinh Cố - Phú Mỹ, Lan Tây – Long Hải - Dinh Cố - Phú Mỹ - Nhơn Trạch và

đường ống thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu tới các hộ tiêu thụ ở Bà Rịa -
Vũng Tàu – TP Hồ Chí Minh.
Theo dự báo sản lượng sản phẩm khí như: LPG sẽ thiếu hụt khoảng
300000 tấn/năm và phải nhập khẩu từ nước ngoài, sản lượng khí khô sẽ thiếu hụt
theo nhu cầu của các nhà máy điện và các hộ tiêu thụ công nghiệp khu vực Nam
Bộ ngày càng tăng, nhất là miền Đông Nam Bộ từ khoảng 0.79 tỷ m
3
năm 2010
tăng dần lên 1.7 tỷ m
3
năm 2016 và 5.7 tỷ m
3
năm 2025. Ngoài ra theo dự báo bắt
đầu từ năm 2017 Nhà máy sản xuất Olefin tại khu lọc hóa dầu Long Sơn sẽ đi
vào hoạt động và cần một lượng lớn nguyên liệu Ethane để sản xuất Ethylene
phục vụ cho hóa dầu. Do vậy Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đang tích
cực triển khai dự án xây dựng đường ống dẫn khí NCS2 để đưa khí từ các mỏ
Hải Thạch/Mộc Tinh về bờ nhằm bổ sung nguồn thiếu hụt nêu trên và xây dựng
các phương án đa dạng hóa các sản phẩm từ khí.
Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại nước ta chỉ mới có 2 nhà máy chế biến khí
là Nhà máy Chế biến Khí Dinh Cố và NCS1 đang hoạt động. Đặc điểm chung
của 2 nhà máy này là sử dụng các nguồn nguyên liệu từ các mỏ khí thuộc bể Cửu
Long và NCS1 có hàm lượng CO
2
và lưu huỳnh rất thấp và áp dụng công nghệ
làm lạnh trong (sử dụng van giảm áp, hiệu ứng giãn nỡ qua Turbo Expander kết
hợp với tận thu nhiệt lạnh trong hệ thống) để thu hồi các sản phẩm lỏng nên hiệu
suất thu hồi LPG chưa cao và không được thiết kế để có khả năng thu hồi sản
phẩm Ethane trong khí.

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết hiện nay và được sự đồng ý chấp thuận của
Trường Đại Học Bà Rịa- Vũng Tàu và Th.S Mai Xuân Ba, tôi chọn chuyên đề
“TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU VÀ CÁC THÔNG SỐ
CƠ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETAN TỪ NGUỒN KHÍ NAM CÔN SƠN 2”
nhằm mục đích là ứng dụng kiến thức về công nghệ chế biến khí, các quá trình
thiết bị nói chung và ứng dụng phần mềm chuyên dụng nói riêng để tính toán, lựa
chọn công nghệ thích hợp chế biến khí từ nguồn NCS2 thành các sản phẩm Khí
khô, Ethane, LPG và Condensate làm cơ sở định hướng cho việc xem xét thiết kế
Nhà máy chế biến Khí NCS2 sau khi hoàn thành dự án xây dựng đường ống.
1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Tìm hiểu tổng quan về ngành công nghiệp khí của Việt Nam và đánh giá
về khả năng cung cầu các sản phẩm khí trong tương lai.
Tìm hiểu về công nghệ chế biến khí và chức năng nhiệm vụ, phạm vi áp
dụng của các quá trình trong dây chuyền công nghệ chế biến khí.
Đánh giá đặc tính kỹ thuật các mỏ khí thuộc bể NCS2 dự kiến sẽ được đưa
vào vận hành trong thời gian tới. Xác định các yêu cầu về chất lượng liên quan
đến các sản phẩm khí từ nguồn khí NCS2 trên cơ sở đó lựa chọn công nghệ thích
hợp cho nhà máy chế biến khí NCS2.
Tìm hiểu ứng dụng của phần mềm Hysys và cách thức sử dụng phần mềm

Hysys để mô phỏng các thiết bị, quá trình công nghệ trong chế biến dầu mỏ và
khí đốt.
Xây dựng mô hình mô phỏng Nhà máy xử lý khí NCS2 để thu hồi các sản
phẩm như: Khí khô, ethane, LPG và condensate trên phần mềm hysys, kết nối
các module thiết bị chính trong công nghệ thành sơ đồ hoàn chỉnh đảm bảo độ tin
cậy từ đó làm cơ sở cho quá trình tính toán, đánh giá và lựa chọn công nghệ tối
ưu cho Nhà máy.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thu thập các số liệu về sản lượng, thành phần của các mỏ khí thuộc đường
ống dẫn khí NCS2 dự kiến đưa vào hoạt động.







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

Trên cơ sở đặc tính kỹ thuật của nguồn nguyên liệu đầu vào Nhà máy
NCS2 đánh giá lựa chọn công suất và cấu hình thiết kế Nhà máy NCS2 nhằm
đảm bảo chất lượng các sản phẩm khí đầu ra.
Sử dụng phầm mềm Hysys 7.1 xây dựng các mô hình mô phỏng nhà máy
chế biến khí NCS2 trên cơ sở công suất và cấu hình thiết kế được lựa chọn làm
cơ sở tính toán lựa chọn phương án công nghệ tối ưu.
Xây dựng phương pháp luận tính toán lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu
thông qua các dữ liệu về hiệu suất thu hồi các sản phẩm và chi phí vận hành đối

với từng phương án lấy từ kết quả mô phỏng công nghệ.
Trên cơ sở sơ đồ công nghệ tối ưu được lựa chọn, khảo sát tính toán các
thông số vận hành chính ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi sản phẩm lỏng của Nhà
máy và trên cơ sở đó xác định các thông số vận hành tối ưu nhất.
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Thu thập và đánh giá các số liệu về đặc tính kỹ thuật của các mỏ khí đưa
vào vận hành trong dự án NCS2.
Thu thập số liệu về đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu đầu vào và sản phẩm
đầu ra.
Lựa chọn công nghệ, thiết bị chế biến khí NCS2 để đạt chất lượng sản
phẩm như mong muốn.
Tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng như đã thiết kế.
Xây dựng phương pháp luận để đánh giá kinh tế kỹ thuật của từng phương
án mô phỏng. Trên cơ sở đó lựa chọn công nghệ tối ưu nhất.
Sử dụng chức năng Databook để khảo sát các thông số vận hành tối ưu.








Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
SVTH: Hoàng Trung Kiên

LỜI CÁM ƠN
Qua thời gian học kiến thức ở nhà trường và thực tập tại Nhà máy xử lý khí
Dinh Cố. Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Tính toán lựa chọn công nghệ tối
ưu và các thông số cơ bản của tháp tách Etan từ nguồn khí Nam Côn Sơn 2”

Trong thời gian làm đồ án em đã nhận được sự hướng dẫn hết sức tận tình về
lý thuyết và công nghệ mô phỏng nhằm lựa chọn công nghệ tối ưu cho việc chế biến
dòng nguyên liệu đầu vào đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Em chân thành cám ơn Thầy Mai Xuân Ba giảng viên bộ môn “ Thiết kế mô
phỏng công nghệ chế biến Dầu khí”, các giảng viên khoa Hóa học và Công nghệ
thực phẩm đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Tuy nhiên với kinh nghiệm còn hạn chế chắc chắn em sẽ không tránh khỏi
những sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo để đề tài
đạt kết quả tốt hơn.
Chân thành cám ơn!
Vũng Tàu, tháng 7 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Hoàng Trung Kiên







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

MỤC LỤC
Mở đầu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỒNG HÀNH VÀ KHÍ TỰ NHIÊN 1
1.1. Khái niệm và thành phần khí đồng hành 1
1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2. Phân loại 1
1.2. Tính chất của khí 1
1.2.1. Tính chất hóa học 1
1.2.2. Tính chất lý học 2
1.2.3. Các sản phẩm của quá trình chế biến khí 4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHÍ VIỆT NAM 5
2.1. Giới thiệu về công nghiệp khí Việt Nam 5
2.2. Các nguồn cung cấp khí thiên nhiên hiện nay 5
2.2.1. Bể cửu long 5
2.2.2. Bể Nam Côn Sơn 6
2.2.3. Bể Malay – Thổ Chu 7
2.3. Các dự án khí đang vận hành 7
2.3.1. Dự án khí Cửu Long 7
2.3.2. Dự án khí Nam Côn Sơn 1 9
2.3.3. Dự án khí PM3 Cà Mau 10
2.4. Nguồn khí Nam Côn Sơn 2 10
2.4.1. Nguồn khí đường ống Nam Côn Sơn 2 10
2.4.2. Nhà máy xử lý khí Nam Côn Sơn 2 10
2.5. Đánh giá khả năng nhu cầu các sản phẩm hiện nay 11
2.5.1. Nhu cầu tiêu thụ của các sản phẩm khí 11
2.5.2. Nguồn cung các sản phẩm khí hiện nay 14
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM HYSYS 16
3.1. Tiện ích của phần mềm mô phỏng 16
3.2. Phần mềm Hysys 16
3.2.1. Giới thiệu về phần mềm Hysys 16
3.2.2. Ứng dụng của Hysys 17

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

3.3. Các thao tác để tiếp cận với môi trường trong Hysys 18
3.3.1. Các bước tiến hành mô phỏng trong Hysys 18
3.3.2. Các bước cơ bản để vào trường mô phỏng của Hysys 18
3.3.3. Mô phỏng dòng và thiết bị trong mô hình hóa tĩnh 21
3.3.4. Tìm hiểu về PFD 23
3.3.5. Tùy biến của Workbook 25
3.3.6. Tìm một dòng hay thiết bị 27
3.3.7. Databook 28
CHƯƠNG 4: NGUỒN KHÍ NCS 2 VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ
BIẾN KHÍ 31
4.1. Nhu cầu về sản phẩm Etan và cơ sở thực hiện đồ án 31
4.2. Xác định quy mô công suất hệ thống tách Etan 32
4.3. Tổng quan về dự án khí Nam Côn Sơn 2 dự kiến 33
4.3.1. Nguyên liệu đầu vào nhà máy NCS 2 33
4.3.2. Đặc điểm nguyên liệu đầu vào nhà máy NCS 2 34
4.4. Đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu 35
4.4.1. Đặc tính nguyên liệu mỏ Đại Hùng 35
4.4.2. Đặc tính khí và Condensate vào nhà máy Nam Côn Sơn 2 36
4.5. Đặc tính kỹ thuật các sản phẩm khí của nhà máy NCS 2 37
4.5.1. Đặc tính kỹ thuật của khí khô thương phẩm 37
4.5.2. Đặc tính kỹ thuật của Etan thương phẩm 37
4.5.3. Đặc tính kỹ thuật của LPG thương phẩm 38

4.5.4. Đặc tính kỹ thuật của Condensate thương phẩm 39
4.6. Biện luận lựa chọn công nghệ thiết bị cho nhà máy NCS 2 39
4.6.1. Lựa chọn thiết bị tách lỏng khí đầu vào 39
4.6.2. Lựa chọn thiết bị loại các tạp chất cơ học trong khí 40
4.6.3. Lựa chọn hệ thống làm sạch khí CO
2
có trong khí nguyên liệu 41
4.6.4. Lựa chọn phương pháp làm khô khí 42
4.6.5. Biện luận lựa chọn phương pháp làm lạnh khí 44
4.6.6. Lựa chọn sơ đồ chưng cất phân đoạn các sản phẩm 46









Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

4.7. Đề xuất sơ đồ công nghệ tối ưu tách Etan từ nhà máy xử lý khí NCS 2 46
4.7.1. Phương án 1: Làm lạnh Sale Gas đầu ra sau khi đã tách LPG và
Condensate để thu hồi Ean 48
4.7.2. Phương án 2: Làm lạnh sâu để tách Etan từ nguồn nguyên liệu khí
NCS2 ngày từ đầu kết hợp với tháp hấp thụ Demethanizer không có máy nén khí
tuần hoàn 53

4.7.3. Phương án 3: Làm lạnh sâu để tách Etan từ nguồn nguyên liệu khí
NCS2 ngày từ đầu kết hợp với tháp hấp thụ Demethanizer có máy nén khí tuần
hoàn 54
CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU
TÁCH ETAN TỪ KHÍ NCS 2 56
5.1. Phương pháp luận tính toán lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu 56
5.2. Phương pháp mô phỏng 57
5.3. Kết quả tính toán mô phỏng 58
5.3.1. Xác định nhiệt độ làm lạnh bằng chu trình Propan 58
5.3.2. Chất lượng sản phẩm Etan 59
5.3.3. Sản lượng các sản phẩm của từng phương án 60
5.3.4.Năng lượng tiêu tốn cho từng phương án 61
5.3.5. Khả năng đấu nối khi dự án đi vào hoạt động 65
5.4. Nhận xét và đánh giá lựa chọn công nghệ tối ưu 67
5.5. Tính toán xác định các thông số vận hành tối ưu 68
5.5.1. Mục đích lựa chọn thông số vận hành tối ưu 68
5.5.2. Nguyên tắc thực hiện khảo sát 69
5.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đầu vào đến khả năng thu hồi Etan 69
5.5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào 70
5.5.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ dòng khí sau khi qua chu trình làm
lạnh ngoài bằng Propan đến khả năng thu hồi Etan 71
5.5.6. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chia dòng qua thiết bị trao đổi nhiệt E-
104p/ Turbo Expander CC-01 72
5.5.7. Áp suất vận hành tháp hấp thụ T-100 73
5.5.8. Các thông số của tháp Demethanizer C-01 74
4.5.9. Các thông số của tháp Deethanizer C-02 76

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỞ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETANE 77
6.1. Nguyên liệu đầu vào 77
6.1.1. Nguyên liệu 77
6.1.2. Nhiệt độ áp suất nguyên liệu ban đầu 78
6.2. Yêu cầu phân tách 79
6.3. Tính toán các thông số hoạt động của tháp tách Etane 80
6.3.1. Tính toán các thông số hoạt động của đỉnh tháp 80
6.3.2. Tính toán các thông số hoạt động của đáy tháp 81
6.3.3. Tính toán các thông số hoạt động của Reboiler 82
6.3.4. Kết luận chung về điều kiện hoạt động của tháp 83
6.4. Tính số đĩa thực tế của tháp tách Etan C-02 83
6.4.1. Tính số đĩa lý thuyết theo phương pháp FUG 83
6.4.2. Tìm N
min
84
6.4.3. Tìm R
min
84
6.4.4. Tính hiệu suất tháp và số đĩa thực tế 84
6.4.5. Xác định vị trí nạp liệu 88
6.5. Tính chất của dòng hơi, dòng lỏng và nhiệt tải 89
6.5.1. Tính tải nhiệt bình ngưng 89

6.5.2. Tải nhiệt của nồi tái đun Reboiler 92
6.6. Tính đường kính tháp 96
6.6.1. Khối lượng riêng 96
6.6.2. Lưu lượng 96
6.6.3. Hệ số ngập lụt FF 97
6.6.4. Yếu tố hệ thống SF 97
6.6.5. Vận tốc thiết kế trong ống chảy chuyền 97
6.6.6. Yếu tố công suất hơi CAF 98
6.6.7. Tải dòng V
load
98
6.7. Tính chiều cao toàn tháp 99
6.8. Tính đường kính các ống dẫn của tháp 99
6.8.1. Đường kính ống dẫn nguyên liệu 99
6.8.2. Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh 100
6.8.3. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 100







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu SVTH: Hoàng Trung Kiên

6.8.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đỉnh 101
6.8.5. Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đáy 102

6.9. Tính bề dày thân, đỉnh, đáy tháp 102
6.10.Tính toán thiết kế mâm van 104
6.10.1. Tính chiều dài gờ chảy tràn 105
6.10.2. Tính số đĩa trên mâm 105
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO 107










Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hóa dầu 107 SVTH: Hoàng Trung Kiên

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. NXB Khoa
học và kỹ thuật. Tập 1. Năm 2006.
[2]. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. NXB Khoa
học và kỹ thuật. Tập 2. Năm 2006.
[3]. GS.TSKH Nguyễn Bin. Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và
thực phẩm. NXB Khoa học và kỹ thuật. Tập 4. Năm 2008.
[4]. Võ Thị Ngọc Tươi – Hoàng Minh Nam. Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử.
NXB ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh. Tập 14. Năm 2007.

[5]. John M.Campbell. Gas Conditioning and Processing . Pushlish Campell
Petroleum Seriver. Vol 1. 1992.
[6]. Xí nghiệp khai thác dầu khí VietsoPetro và Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí
Minh. Giáo trình công nghệ, NXB Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh. Năm 2008.
[7]. MA. Berlin – VG. Gortrencốp – HP. Volcốp. Công nghệ chế biến khí thiên
nhiên và khí dầu mỏ. NXB Trường ĐH Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Năm 2006.
[8]. Nguyễn Thị Minh Hiền. Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành.
NXB Khoa học kỹ thuật. Năm 2006.
[9]. Phạm Hùng Viêt. Bài tập Hóa kỹ thuật. NXB Khoa học và kỹ thuật. Tập 1.
Năm 2006.
[10]. David S.J. Stan Jones. Handbook of Petroleum Processing. UOP LLC
Illionis U.S.A.
[11]. Hồ Lê Viên. Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị Hóa chất và Dầu khí.
NXB Khoa học và kỹ thuật. Năm 2006.
[12]. Phan Tử Bằng. Giáo trình công nghệ lọc dầu. NXB Xây dựng. Năm 2002.
[13]. A.А. Кузнецов; С.М. Кагерманов; Е.Н. Судаков. Расчеты
процессов и аппаратов нефтеперебатывающей промышленности.
Химия – 1974. 38,39.








Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012

SVTH: Hoàng Trung Kiên

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH, BẢN VẼ

BẢNG 1.1. Yêu cầu kỹ thuật của khí khô thương phẩm
BẢNG 1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với LPG
BẢNG 1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với Condensate thương phẩm
BẢNG 2.1. Một số tính chất hóa lý quan trọng của Glycol
BẢNG 2.2. Ưu điểm và nhược điểm của từng loại chất hấp thụ
BẢNG 2.3. Một số tính chất của chất hấp phụ dùng để hút ẩm
BẢNG 2.4. Các tính chất hóa lý cơ bản của dung môi alkanolamin
BẢNG 3.1. Thành phần của hỗn hợp khí cần phân tách
BẢNG 3.2. Hiệu suất thu hồi Etan
BẢNG 3.3. Sản lượng của từng phương án
BẢNG 3.3. Chất lượng sản phẩm Etan
BẢNG 3.4. Tổng năng lương tiêu thụ cho từng phương án
BẢNG 4.1. Thành phần nguyên liệu vào tháp tách Etan
BẢNG 4.2. Khối lượng riêng của hơi nhập liệu
BẢNG 4.3. Thành phần phần trăm các cấu tử cần phân tách
BẢNG 4.4. Nồng độ phần mol và lưu lượng mỗi cấu tử trong các dòng sản phẩm
BẢNG 4.5. Số liệu liên quan tính nhiệt độ bình ngưng
BẢNG 4.6. Số liệu liên quan tính nhiệt độ đỉnh tháp chưng cất
BẢNG 4.7. Tính toán nhiệt độ đáy tháp
BẢNG 4.8. Tính toán nhiệt độ Reboiler
BẢNG 4.9. Cân bằng lỏng – hơi của nguyên liệu
BẢNG 4.10. Tính độ nhớt của khí ở 27,5
0
C và 1 atm
BẢNG 4.11. Tính nhiệt độ và áp suất rút gọn của hỗn hợp khí
BẢNG 4.12. Tính độ nhớt của hỗn hợp lỏng ở 27,5
0

C và 1 atm
BẢNG 4.13. Khối lượng riêng của dòng hơi V
2

BẢNG 4.14. Khối lượng riêng của dòng lỏng L
2

BẢNG 4.15. Khối lượng riêng của dòng hơi V
32








Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp – Khóa III- Năm 2008-2012

SVTH: Hoàng Trung Kiên

BẢNG 4.16. Khối lượng riêng của dòng lỏng L
31

HÌNH 2.1. Mô hình hấp phụ
HÌNH 2.2. Sơ đồ công nghệ loại nước
HÌNH 2.3. Sơ đồ công nghệ làm ngọt khí
HÌNH 2.4. Giản đồ hệ một chất
HÌNH 2.5. Giản đồ trạng thái hệ nhiều chất

HÌNH 2.6. Sơ đồ công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 1
HÌNH 2.7. Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 3
HÌNH 2.8. Sơ đồ công nghệ tách C
3
+ sử dụng hiệu ứng giãn nở
HÌNH 2.9. Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trình làm lạnh tổ hợp
HÌNH 2.10. Sơ đồ nguyên tắc công nghệ hấp thụ
HÌNH 2.11. Sơ đồ chưng cất bay hơi
HÌNH 2.12. Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp có 2 đường nguyên liệu
HÌNH 3.1. Sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi Etan vào nhiệt độ dòng Propan
HÌNH 3.2. Năng lượng tiêu thụ của các phương án
HÌNH 3.3. Công suất tiêu thụ của chu trình Propan
HÌNH 4.1. Sơ đồ dòng tại đỉnh tháp chưng cất
HÌNH 4.2. Sơ đồ dòng đáy tháp
HÌNH 4.3. Cấu tạo gờ chảy tràn L
HÌNH 4.4. Bố trí van trên mâm
BẢN VẼ SỐ 01. Sơ đồ vận hành chế độ MGPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố
BẢN VẼ SỐ 02. Sơ đồ công nghệ tách Etan
BẢN VẼ SỐ 03. Bản vẽ chi tiết tháp chưng cất Etan







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 1 SVTH: Hoàng Trung Kiên

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỒNG HÀNH VÀ KHÍ TỰ NHIÊN
1.1. Khái niệm và thành phần
1.1.1. Khái niệm
Khí đồng hành và khí tự nhiên là hỗn hợp những hydrocacbon có thành
phần chủ yếu là: Metane, Etane, Propane,Butane…, CO
2
, N
2
, H
2
S ngoài ra có thể
lẫn tạp chất và hơi nước. Trong đó hàm lượng Metane chiếm khoảng 80 -90%.
1.1.2. Phân loại
1.1.2.1. Phân loại theo mức độ chứa khí Axit.
- Khí chua: là khí có chứa hàm lượng H
2
S > 1% thể tích và hàm lượng
khí CO
2
> 2% thể tích.
- Khí ngọt: là khí có chứa hàm lượng H
2
S < 1% thể tích và hàm lượng
khí CO
2
< 2% thể tích.
1.1.2.2. Phân loại theo hàm lượng C
3+

- Khí béo: là khí có hàm lượng C
3+
> 150g/ cm
3
có thể sản xuất ra khí
hóa lỏng CNG, khí dầu mỏ và một số hydrocacbon riêng biệt cho công
nghệ hóa dầu.
- Khí gầy: là khí có hàm lượng C
3+
< 150g/ cm
3
dùng làm nhiên liệu cho
các ngành công nghiệp.
1.1.2.3. Phân loại theo hàm lượng C
2
+
- Khí khô: là khí có hàm lượng C
2+
< 10% thể tích.
- Khí ẩm: là khí có hàm lượng C
2+
> 10% thể tích.
1.2. Tính chất của khí
1.2.1. Tính chất hóa học
Các hydrocacbon trong khí là các hydrocarbon no nên có đầy đủ tính chất
của các hydrocacbon no. Ở điều kiện thường chúng có cấu trúc rất bền vững
có liên kết C-C và H-H, C-H không phân cực hoặc ít phân cực:
- Phản ứng halogen hóa
R-H + X-X  R-X + HX

- Phản ứng Nitro hóa
R-H + HO-NO
2
 R-NO
2
+ H
2
O







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 2 SVTH: Hoàng Trung Kiên

- Phản ứng Sunfua hóa
R-H + HO-HSO
3
 R-SO
3
-H + H
2
O
- Phản ứng hydoro hóa cắt mạch
R-R’ + H-H  R-H + R’-H

- Phản ứng nhiệt phân
R-CH
2
-CH
2
-R’  R-CH=CH
2
+ R’-H
- Phản ứng cháy
R-H + O
2
 CO
2
+ H
2
O + Q
1.2.2. Tính chất lý học.
1.2.2.1. Áp suất hơi bão hòa
Là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại, khi tốc độ bay hơi và ngưng tụ trên
bề mặt chất lỏng bằng nhau. Áp suất hơi bão hòa của hỗn hợp khí có thể tính theo
công thức sau:
Với P
i
là áp suất riêng phần của từng cấu tử trong hỗn hợp
X
i
là nồng độ phần mol của từng cấu tử trong hỗn hợp
Áp suất bão hòa của dung dịch càng lớn thì hỗn hợp càng dễ bay hơi.
1.2.2.2. Khối lượng riêng và tỷ khối
Khối lượng riêng là khối lượng tính ra kg của 1 m

3
khí ở điều kiện
nhiệt độ và áp suất cho trước. Được tính bằng công thức:

Trong đó:
M: khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp khí
P: Áp suất của hỗn hợp khí
T: Nhiệt độ của hỗn hợp khí
R: Hằng số khí
Z: Hệ số nén của hỗn hợp khí
1.2.2.3. Hàm ẩm và điểm sương của khí
Khí đồng hành từ mỏ luôn có lượng hơi nước bão hòa hàm lượng hơi nước
bão hòa trong khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, thành phần khí. Hàm ẩm
tương ứng với trạng thái khí bão hòa hơi nước được gọi là hàm ẩm cân bằng. Để







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 3 SVTH: Hoàng Trung Kiên

biểu diễn hàm lượng hơi nước có trong khí người ta dung hai khái niệm là: Độ ẩm
tuyệt đối và độ ẩm tương đối.
- Độ ẩm tuyệt đối: là lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích
hoặc một đơn vị khối lượng.

- Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng hơi nước có trong khí và
lượng hơi nước tối đa có thể có trong khí ở điều kiện bão hòa.
Điểm sương: Là nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp khí bắt đầu xuất hiện những giọt lỏng
đầu tiên.
1.2.2.3. Độ nhớt
Là đại lượng đặc trưng cho mức cản trở giữa hai lớp lưu chất khi chúng
chuyển động tương đối với nhau. Đơn vị đo là cSt hoặc cp.
Độ nhớt phụ thuộc vào bản chất, nhiệt độ, áp suất, nồng độ. Nên việc tính
toán hết sức phức tạp. Độ nhớt ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển pha trong hỗn
hợp nên khi tính toán thiết bị dầu khí người ta thường tính toán một giá trị gần
đúng.
1.2.2.4. Trạng thái tới hạn của khí
- Nhiệt độ tới hạn ( T
C
)
Một chất có thể chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng khi nhiệt độ
giảm, áp suất tăng trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn một giá trị nào đó. Nếu vượt
quá nhiệt độ đó thì không thể biến hơi thành lỏng ở bất kỳ áp suất nào. Nhiệt độ
đó gọi là nhiệt độ tới hạn.
- Áp suất tới hạn (P
C
)
Đối với hydrocacbon có thể xác định áp suất tới hạn chính xác đến  0,05
Mpa theo phương trình: với n là số nguyên tử cacbon.
1.2.2.5. Nhiệt cháy
Nhiệt cháy của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy chất đó
bằng oxi tạo thành oxit cao nhất và các hợp chất tương ứng.
Trong công nghệ chế biến khí người ta dùng khái niệm nhiệt cháy trên và
nhiệt cháy dưới. Nhiệt cháy trên là nhiệt cháy khi nước tạo thành ở thể lỏng bão
hòa CO

2
và các sản phẩm cháy. Nhiệt cháy dưới là nhiệt cháy khi nước tạo thành







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 4 SVTH: Hoàng Trung Kiên

ở thể hơi. Nhiệt cháy dưới bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt cháy trên một giá trị bằng
nhiệt ngưng tụ hơi nước sinh ra.
1.2.3. Các sản phẩm của quá trình chế biến khí
1.2.3.1. Khí khô thương phẩm: là khí chứa hàm lượng chủ yếu là metan.
Dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, đạm, và các ngành công nghiệp
khác….
1.2.3.2. LPG: Là hỗn hợp khí hóa lỏng thành phần chủ yếu là: C
3
và C
4
.
Dùng làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong, phụ gia cho công nghiệp sơn
1.2.3.3. Condensate: là hỗn hợp khí thu được sau quá trình chưng cất tại các
nhà máy xử lý khí thành phần chủ yếu là C
5
+ . Dùng để pha chế nhiên liệu

cho các phương tiện giao thong và một số ngành công nghiệp khác…
























Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 5 SVTH: Hoàng Trung Kiên

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHÍ VIỆT NAM
2.1. Giới thiệu về công nghiệp khí Việt Nam.
Nền tảng cơ bản đầu tiên để phát triển ngành công nghiệp khí ở nước ta là
nguồn khí. Trữ lượng khí tại Việt Nam được đánh giá rất lớn, theo Petro Vietnam
các mỏ khí phân bố rộng rãi từ Bắc đến Nam trong đó chủ yếu tập trung tại bốn
vùng trũng chính: Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Cửu Long và Vùng Mã Lai – Thổ
Chu. Tiềm năng khí của Việt Nam được thống kê trong bảng sau:
Bảng 2.1. Thống kê tiềm năng khí Việt Nam
Mỏ khí
Trữ lượng tiềm năng
(Tỷ m
3
)
Trữ lượng thực tế
(Tỷ m
3
)
Sông Hồng 28 ÷ 56 5.6 ÷ 11,2
Cửu Long 84 ÷ 140 42 ÷ 70
Nam Côn Sơn 532 ÷ 700 140 ÷ 196
Mã Lai – Thổ Chu 84 ÷ 140 14 ÷ 42
Các vùng khác 532 ÷ 700 –
Tổng 1260 ÷ 1736 201,6 ÷ 319,2
Về mặt tiềm năng, bể Nam Côn Sơn và Sông Hồng có triển vọng về khí, bể
Cửu Long có triển vọng về dầu nhưng đồng thời cũng có một lượng khí đồng
hành rất lớn.
Ngoài ra còn 3 mỏ khí phát hiện tại Đà Nẵng, trong đó hai mỏ lớn có trữ
lượng khai thác dự báo khoảng 700 tỷ m
3

, tuy nhiên lượng CO
2
trong bể cũng khá
cao do đó tiềm năng kinh tế cũng thấp.
2.2. Các nguồn cung cấp khí thiên nhiên hiện nay
2.2.1. Bể Cửu Long
Tiềm năng của bể Cửu Long chủ yếu là dầu và khí. Trong giai đoạn 2006-
2009, khu vực Bể Cửu Long chiếm tỷ trong cao nhất về gia tăng trữ lượng của
Việt Nam. Hiện nay trữ lượng về dầu khí còn lại của bể Cửu Long khoảng 72.91
triệu m
3
.







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 6 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Hiện tại, nguồn khí khai thác được từ bể Cửu Long đang được vận chuyển
vào bờ bằng đường ống Bạch Hổ có kích thước 16”, chiều dài phần trên biển là
117 km, phần trên bờ là 9 km, công suất vận chuyển khoảng 2.2 tỷ m
3
khí/năm.
Tuy đã được bổ sung thêm một số 2011 như: Rồng – Đồi Mồi (2011), Tê

Giác Trắng (2011) cùng với việc bổ sung một số mỏ mới trong trong thời gian tới
như: Sư Tử Trắng (2012, khai thác thử), Hải Sư Tử Trắng (2013), nhưng do sự
suy giảm nhanh của các nguồn cung khí của mỏ Bạch Hổ (đang suy giảm sản
lượng), Rạng Động ( hết khí từ khoảng 2014), Phương Đông ( hết khí từ khoảng
2010), Cá Ngừ Vàng ( hết khí từ khoảng 2014), Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng ( hết khí
từ 2013) nên tổng sản lượng cấp khí bể Cửu Long đạt mức tối đa 1,5 tỷ m
3
vào
năm 2013 và sẽ giảm dần cho đến khi hết khí vào năm 2025.
Với tình hình này đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Dinh Cố và nhà máy xử lý
khí Dinh Cố có công suất 2,2 tỷ m
3
/năm sẽ thường xuyên chỉ vận hành ở mức 55-
65% công suất tối đa.
2.2.2. Bể Nam Côn Sơn
Bể Nam Côn Sơn có độ sâu lớn với tiềm năng đã phát hiện chủ yếu là các
mỏ khí và dầu. Hiện nay, công tác thăm dò khai thác tại khu vực bể Nam Côn Sơn
còn diễn ra rất chậm chạp chưa tương xứng với tiềm năng của bể. Trữ lượng tiềm
năng dầu khí còn lại của bể Nam Côn Sơn rất lớn khoảng 593.45 triệu m
3
dầu.
Hiện tại, nguồn khí khai thác được từ bể Nam Côn Sơn đang được vận chuyển vào
bờ bằng đường ống Nam Côn Sơn 1 có kích thước 26”, chiều dài phần trên biển
khoảng 370 km, phần trên bờ khoảng 9 km, công suất vận chuyển 7 tỷ m
3

khí/năm.
Hiện nay, đường ống Nam Côn Sơn 1 đang vận chuyển khí khai thác từ các
lô 06.1 (mỏ Lan Tây và Lan Đỏ từ 2012) và lô 11.2 (mỏ Rồng Đôi và Rồng Đôi
Tây), ngoài ra từ năm 2011 đến 2015 có bổ sung nguồn khí đồng hành từ mỏ

Chim Sáo nhưng sản lượng nhỏ (100 - 200 triệu m
3
/năm ). Sản lượng khí của
đường ống Nam Côn Sơn 1 trong giai đoạn ổn định và sẽ giảm dần từ sau 2015.
Petrovietnam đang chỉ đạo các đơn vị triển khai dự án đường ống Nam Côn
Sơn 2 để khai thác, thu gom khí từ các lô 05.2 và 05.3 (mỏ Hải Thạch, Mộc Tinh)
và lô 04.3 (mỏ Thiên Ưng) dự kiến hoàn thành xây dựng từ năm 2013. Dự án







Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa III- Năm 2008-2012 GVHD: Th.S Mai Xuân Ba

Chuyên ngành Hoá dầu 7 SVTH: Hoàng Trung Kiên

Nam Côn Sơn 2 đi vào vận hành sẽ bổ sung kịp thời khí cho sự suy giảm sản
lượng của đường ống Nam Côn Sơn 1.
Với hai hệ thống đường ống Nam Côn Sơn 1 và 2 đi vào vận hành, sản
lượng khí cung cấp từ bể Nam Côn Sơn từ khoảng hơn 5 tỷ m
3
/năm hiện nay sẽ
tăng dần đến mức 6 – 7,5 tỷ m
3
/năm trong giai đoạn 2013 – 2020 sau đó bắt đầu
giảm dần.
2.2.3. Bể Malay – Thổ Chu.

Hiện tại đang khai thác, thu gom khí từ lô PM3 – CAA (vùng chồng lấn
Việt Nam – Malaysia) và 46 – Cái Nước để dẫn về bờ cung cấp cụm công nghiệp
điện – đạm Cà Mau theo đường ống PM3 – CM nên PVGAS đang nỗ lực tăng
công suất đường ống để nhận phần khí bù này
Tại khu vực lân cận ở lô 46.02 và mỏ Hoa Mai đã có những phát hiện khí
có khả năng khai thác thương mại nhưng do giới hạn công suất đường ống PM3 –
CM nên việc khai thác,thu gom khí từ những lô, mỏ này sẽ lùi lại sau năm 2018.
PVN/PVGAS cũng đang tích cực triển khai dự án xây dựng đường ống dẫn
khí lô B– Ô Môn để khai thác, thu gom khí từ các lô B, 48/95 & 52/97 (các mỏ
Kim Long, Ác Quỷ, Cá Voi). Dự án sẽ hoàn thành xây dựng năm 2014. Ở giai
đoạn vận hành ổn định từ năm 2016 sản lượng khí cung cấp từ khu vực này sẽ đạt
khoảng 5 tỷ m
3
/năm,khí có hàm lượng CO
2
tối đa là 21%.
2.3. Các dự án khí đang vận hành
2.3.1. Dự án khí Cửu Long
Vận chuyển khí đồng hành từ các mỏ Rạng Đông, Cá Ngừ Vàng, Sư Tử
Đen/Sư Tử Vàng, Bạch Hổ và các mỏ khác thuộc Bể Cửu Long vào bờ, cung cấp
khí ẩm cho Nhà máy xử lý khí Dinh Cố và khí khô sau khi xử lý được cấp cho
Nhà máy điện Bà Rịa, Phú Mỹ, Nhà máy đạm Phú Mỹ và các hộ tiêu thụ khí thấp
áp. Hệ thống khí Cửu Long bao gồm các hạng mục sau:
- Hệ thống thu gom và vận chuyển khí đồng hành Bạch Hổ – Dinh Cố – Bà
Rịa – Phú Mỹ: Với kích thước 16’’ dài 104 km đã được đầu tư xây dựng từ năm
1993 và đưa vào vận hành từ năm 1995, công suất vận chuyển khoảng 2 tỷ m
3

khí/năm.