TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY CNG NHƠN TRẠCHĐỒNG NAI

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU


BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH
Đề tài: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
CNG TẠI NHÀ MÁY CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

Tên cơ quan thực tập

: Tổng công ty tư vấn thiết kế dầu khí

Thời gian thực tập

: Từ ngày 1/7/2013 đến ngày 14/7/2013

Người hướng dẫn

: Nguyễn Văn Phong

Giáo viên hướng dẫn

: Nguyễn Văn Toàn

HSSV thực tập

: Phan Anh Tuấn

Mã số sinh viên

: 1052010237

Lớp

: DH10H1

Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 12 tháng 07 năm 2013


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

MỤC LỤC
1.

TỔNG QUAN……………………………………………………………………3
1.1 Giới thiệu..........................................................................................................3
1.2 Tiêu chuẩn áp dụng...........................................................................................4
1.3 Các ký hiệu và viết tắt.......................................................................................5

2.

CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ………………………………………………5
2.1 Các thông số đầu vào thiết kế công nghệ..........................................................6
2.2 Các thông số môi trường...................................................................................6
2.3 Các thông số giả định đưa vào mô phỏng..........................................................6

3.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG………………………………………………………..7

4.

MÔ TẢ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ…………………………………………..7

5.

KẾT LUẬN………………………………………………………………………9

6.

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………9

7.

PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM………………………………………………………..10

1.

TỔNG QUAN…………………………………………………………..………4
1.1 Giới thiệu……………………………………………………………..………4
1.2 Tiêu chuẩn áp dụng…………………………………………………...………5
1.3

2.

Các ký hiệu và viết tắt………………………………………………..……..6

CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ………………………………………….…6
2.1 Các thông số đầu vào thiết kế công nghệ…………………………………….7
2.2 Các thông số môi trường……………………………………………………..7

2.3 Các thông số giả định đưa vào mô phỏng……………………………………7

3.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG…………………………………………..…………..8

4.

MÔ TẢ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ……………………………..…………..8

5.

KẾT LUẬN……………………………………………………….…………..10

6.

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………….……..11

7.

PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM………………………………………….…………...11

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 2


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

1.

TỔNG QUAN

1.1

Giới thiệu
CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên nén, thành phần chủ yếu là
CH4 - metane (chiếm 85%- 95%) được lấy từ những mỏ khí thiên nhiên, mỏ dầu (khí
đồng hành) hoặc khí nhà máy (thu được trong quá trình sản xuất của các nhà máy lọc
dầu), qua xử lý và nén ở áp suất cao (200 đến 250 bar) để tồn trữ vào bồn chuyên dụng
và vận chuyển tới các hộ tiêu thụ là các nhà máy có sử dụng nhiệt năng, các khu chung
cư… CNG có tính năng tương tự khí thiên nhiên, sạch, chỉ chiếm khoảng 1/200 thể
tích so với khí thiên nhiên ở trạng thái bình thường, dễ chuyên chở đi xa và có chỉ số
Octane cao nên được sử dụng rộng rãi trên thế giới làm nhiên liệu động cơ thay thế
xăng, dầu vì không giải phóng nhiều khí độc như NO, CO, SO 2 khi cháy và hầu như
không phát sinh bụi. Các động cơ sử dụng CNG có thể làm giảm đến 93% lượng CO 2,
33% lượng NO và đến 50% lượng hydrocarbon thải ra khi so sánh với động cơ xăng.
Giá thành CNG rẻ hơn xăng khoảng 10% đến 30% và có tính ổn định trong thời gian
dài so với giá các sản phẩm dầu mỏ. Do khí cháy hoàn toàn, không gây đóng cặn trong
thiết bị đốt và tại bộ chế hòa khí của các phương tiện nên CNG giúp nâng cao hiệu
suất, kéo dài được chu kỳ bảo dưỡng và tuổi thọ máy móc thiết bị.. Vì vậy, sử dụng
CNG thay thế các nhiên liệu truyền thống như than, dầu diesel sẽ bảo vệ môi trường
và giảm chi phí. Ngoài ra, CNG còn được cung cấp làm nhiên liệu đốt cho các hộ công
nghiệp, cho phương tiện vận tải ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày.
Nhằm mở rộng thị trường tiêu thụ khí CNG, Công ty cổ phần CNG Việt Nam
giao cho Tổng công ty tư vấn đầu tư thiết kế dầu khí (PVE), là đơn vị Tư vấn lập Dự
án đầu tư xây dựng công trình “Nhà máy CNG Nhơn Trạch – Đồng Nai”. Công suất
của nhà máy là 120 triệu m3 khí/năm nhằm cung cấp khí CNG cho các hộ tiêu thụ tại
các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa – Vũng Tàu và TP Hồ Chí Minh.

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 3


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

Dự án đầu tư theo hai giai đoạn:


Giai đoạn 1: Nhà máy sản xuất CNG với công suất là 50 triệu Sm3/năm



Hệ thống công nghệ cho cả hai giai đoạn bao gồm:



Quy mô Nhà nhà máy sản xuất khí nén CNG tại khu công nghiệp Nhơn

Trạch - Đồng Nai với cơ sở hạ tầng, thiết bị điện, đo đếm, ống công nghệ,
PCCC cho công suất 120 triệu m3/năm.




Hệ thống máy nén với công suất 50 triệu m3/năm

Giai đoạn 2: Nâng công suất sản xuất của nhà máy lên đạt 120 triệu

Sm3/năm.


Bổ sung Hệ thống máy nén nâng công suất thêm 70 triệu Sm3/năm..



Phương tiện vận chuyển và thiết bị.

Do hạn chế về kinh nghiệm cũng như thời gian trong khi tìm hiểu đề tài nên
việc trình bày chỉ xem xét ở giai đoạn 1 của nhà máy với công suất 50 triệu Sm 3/năm.
1.2

Tiêu chuẩn áp dụng
Các tiêu chuẩn áp dụng cho hệ thống công nghệ CNG:
 ASME B31.8: Hệ thống ống phân phối và vận chuyển khí
 ASME B31.3: Các vấn đề về đường ống công nghệ
 API 520: Tính toán kích thước, lựa chọn và lắp đặt thiết bị giảm áp lực
trong công nghệ lọc dầu.
 Phần I 1990 -

Định kích thước và chọn lựa

 Phần II 1988 - Lắp đặt
 API RP 521:

Hướng dẫn về hệ thống giảm áp cũng như xả quá áp trong

công nghệ dầu khí

 NFPA 52: Khí nén tự nhiên cung cấp nhiên liệu cho hệ thống xe tải
 TCVN 3255-1986:

An toàn cháy nổ - yêu cầu cơ bản

 TCVN 5760-1993:

Hệ thống chữa cháy – yêu cầu cơ bản khi thiết kế

 TCVN 5307-2002:

Cảng xuất nhập Dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 4


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

 NFPA 14-2000: Tiêu chuẩn lắp đặt cho ống tiêu chuẩn, hệ thống ống mềm
và vấn đề phòng ngừa tạo hydrate

1.3

1.3

Các ký hiệu và viết tắt
Ký hiệu

CNG
PFD
PVGAS-D
PSV
SDV
TI
PG
PCV
2.

Giải thích
Khí tự nhiên nén
Bản vẽ sơ đồ nguyên lý dòng công nghệ
Công ty cổ phần phân phối khí thấp áp
Van xả an toàn
Van đóng ngắt khẩn cấp
Cảm biến đo nhiệt độ
Cảm biến đo áp suất
Van điều chỉnh áp suất

CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

Nguồn khí cung cấp cho nhà máy CNG Nhơn Trạch được lấy từ nguồn khí của
đường ống dẫn khí Phú Mỹ - Hồ Chí Minh.
Thành phần khí đưa vào tính toán được lấy theo bảng dưới đây:
Thành phần khí
(% mol)
N2
CO2

Methane
Ethane
Propane
Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Nguồn khí Phú Mỹ-Hồ Chí Minh
0.3254
2.9280
87.600
4.9130
2.4340
Trang 5


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

i-Butane
n-Butane
i-Pentane
n-Pentane
C6+
H2 O
Tổng

0.6940
0.5800
0.1960
0.1280
0.1796

0.0220
100.00

Thành phần cấu tử giả C6+ có thông số giả định như sau:

2.1



Khối lượng phân tử (MW): 100.2



Nhiệt độ điểm sôi (NBP): 371.6 oK



Khối lượng riêng phần lỏng: 686.8 kg/m3



Áp suất / Nhiệt độ tới hạn (Pc/Tc): 26.36 barg/540oK



Thể tích tơi hạn: 0.4259 m3/kgmol
Các thông số đầu vào thiết kế công nghệ


Tại cụm đo đếm, lọc khí đầu vào (F-01A/B)



Lưu lượng lớn nhất: 21429 Sm3/h (120 triệu Sm3/năm)



Áp suất hoạt động khí đầu vào: 40 – 71 barg



Nhiệt độ khí đầu vào: 35 °C



Tại cụm máy nén CNG (K01/02/03/04/05)



Áp suất khí đầu vào máy nén: 40 barg



Áp suất yêu cầu đầu ra của máy nén: 250 barg



Nhiệt độ khí tối đa sau khi ra khỏi máy nén: 45 °C



Công suất: 50 triệu Sm3/năm



Lưu lượng thiết kế: 2500 Sm3/h/máy nén




Tại cụm phân phối khí CNG cho các xe bồn (R-01/02/03/04/05)
Nhiệt độ khí: 45 °C

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 6


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI


2.2

2.3

Áp suất khí: 250 barg

Các thông số môi trường


Nhiệt độ môi trường không khí: từ 18-38 oC



Nhiệt độ của đất: trung bình 21oC



Độ ẩm trung bình: 85%

Các thông số giả định đưa vào mô phỏng


Nhiệt độ khí đầu vào nhà máy: 35 °C



Các ống sử dụng trong mô phỏng loại ống thép Cacbon thương mại
(Carbon steel). Độ nhám của ống được lấy  = 0,05 mm

3.



Chiều dài ống tính từ hàng rào nhà máy tới cụm đo đếm khí: 72 m



Áp suất/Nhiệt độ khí ra khỏi máy nén: 250 barg /45 °C



Hiệu suất làm việc của máy nén  = 75%



Áp suất Set cho van xả quá áp (PSV): 110% áp suất hoạt động lớn nhất

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Kết quả mô phỏng được thể hiện chi tiết trong tài liệu mô phỏng HYSYS (TL001) đính kèm ở phụ lục 1.
4.

MÔ TẢ HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ

Khí tự nhiên từ đường ống dẫn khí 22” Phú Mỹ- Hồ Chí Minh có áp suất hoạt
động từ 40-71 barg được trích ra theo đường ống 6” đến nhà máy CNG Nhơn Trạch (
Tỉnh Đồng Nai). Tại nhà máy CNG Nhơn Trạch, khí được đo đếm thương mại thông
qua cụm đo đếm đầu vào TM-01A/B. Các thông số công nghệ như lưu lượng, áp suất,
nhiệt độ của khí được đo đếm và kiểm soát tại phòng điều khiển trung tâm của nhà
máy CNG Nhơn Trạch. Trên đường ống chính 6” dẫn vào nhà máy CNG được lắp đặt
một van bi 6” và một Shutdown valve (SDV101) để cô lập khi xảy ra sự cố lớn có thể
ngắt toàn bộ nguồn khí tự nhiên vào nhà máy CNG, đảm bảo an toàn cho người và nhà
máy.
Đường ống dẫn khí sau đó sẽ được chia làm hai nhánh bao gồm một nhánh hoạt
động và một nhánh dự phòng đi đến cụm đo đếm lưu lượng khí vào nhà máy, ở mỗi
nhánh sẽ có một thiết bị lọc khí (F-01A/B) có tác dụng lọc các tạp chất cơ học và loại
Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 7


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

bỏ phần lỏng có thể tạo thành trên đường ống sẽ gây hại cho hệ thống đường ống cũng
như cụm máy nén phía sau. Mỗi khi cần kiểm tra tính chính xác của thiết bị đo lưu
lượng dòng khí đưa vào nhà máy, người vận hành sẻ ra mở van bi trên dòng kết nối
nhánh với nhau để dòng khí chảy qua hai thiết bị đo lưu lượng thông qua van một
chiều. Trên mỗi thiết bị lọc khí đều có gắn một van an toàn bảo vệ quá áp
(PSV101/102) để giảm áp bảo vệ cụm thiết bị lọc - đo đếm khí mỗi khi xảy ra sự cố
cháy hoặc rò rỉ khí gây quá áp hệ thống, các khớp nối hoặc các mối hàn nếu xảy ra sự
cố rò rỉ sẻ giải phóng ra một lượng khí ở áp suất cao dễ bắt cháy khi tiếp xúc với
nguồn lửa hay với không khí tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn trong thời gian ngắn làm
nguồn khí đang được giữ trong thiết bị lọc cũng như trong đường ống bị giãn nở gây
tăng áp và nếu không có thiết bị giảm áp để xả khí kịp thời có thể gây ra nổ phá hủy hệ
thống. Khí xả qua thiết bị giảm áp được dẫn theo đường ống xả đến vị trí an toàn theo
quy định.
Khí sau khi qua cụm đo đếm lưu lượng TM-01A/B vào nhà máy được nhập
chung làm một sau đó dẫn qua một loạt van gồm có van ngắt dòng (SDV102), van một
chiều, van giảm áp lắp trên đường ống trước phân nhánh tới các cụm khí nén khí CNG
K01/02/03/04/05. Các cảm biến đo nhiệt độ TI102, áp suất PG102 gắn trên đường ống
giúp người vận hành kiểm tra áp suất và nhiệt độ dòng vào tổng trước khi đến các cụm
nén CNG
Quá trình sử dụng khí thiên nhiên đưa vào cụm máy nén để sản xuất ra CNG
chia làm 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu sẽ sản xuất khí CNG với công suất 50 triệu m 3
khí/năm (lấy ở điều kiện tiêu chuẩn 15 oC, 1atm), giai đoạn 2 là 70 triệu m3 khí/ năm.
Tổng lưu lượng thiết kế là 120 triệu m3 khí/ năm. Khí đầu vào trước máy nén sau khi đi
qua các van các điều áp có nhiệt độ và áp suất yêu cầu là 35 oC, 40 barg. Ở giai đoạn 1

sử dụng 5 máy nén trong đó có 1 máy nén dự phòng và 4 máy hoạt động. Máy nén sử
dụng là loại máy nén piston, 3 cấp do yêu cầu của nhà máy CNG nén với tỉ số nén cao
và áp suất đầu ra lớn (250 barg) nên sử dụng máy nén piston là phù hợp nhất.
Từ đường ống phân phối khí 6”, khí được chia làm 5 dòng vào 5 máy nén CNG
có đường kính mỗi ống là 3”. Do lưu lượng mỗi dòng được chia nhỏ từ dòng khí tổng
nên kích thước đường ống lúc này giảm xuống còn 3” cho một nhánh. Khí trước khi
vào máy nén củng phải qua một cụm van gồm: Van bi, van điều chỉnh áp suất, van an
toàn (SDV) để đảm bảo cho áp suất trước máy nén là 40 barg và sẽ ngắt cô lập dòng
khí dẫn vào máy nén khi có sự cố tăng áp.
Mô tả chi tiết quá trình nén khí cho cụm nén K-01, các cụm nén còn lại hoạt động
diễn ra tương tự. Dòng khí có áp suất là 40 barg và nhiệt độ là 35 oC được đưa vào
Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 8


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

máy nén, tại đây máy nén piston 3 cấp sẽ tiến hành nén khí theo 3 giai đoạn kết hợp
với hệ thống làm mát khí đầu ra ở mỗi cấp với tỷ số nén ở mỗi cấp là như nhau và
nhiệt độ đầu ra của khối khí sau mỗi cấp sau khi được làm lạnh được đặt ở 45 oC
( nhiệt độ yêu cầu của khí đầu ra) để nâng cao hiệu quả làm việc của máy nén. Áp suất
đầu ra sau mỗi cấp lần lượt là: 73,6 barg; 135,4 barg; 250 barg ứng với tỷ số nén là
1,,84.
Khí sau khi nén đến áp suất 250 barg và làm lạnh đến nhiệt độ 45 oC sẽ trở thành
khí CNG được dẫn qua hệ thống van gồm: van bi, van ngắt dòng, van một chiều và để
kiểm soát áp suất đầu ra sau máy nén trước khi vào xe bồn chở CNG loại 20ft (tương
đương 17m3) hoặc 40ft (tương đương 34m3) đến nơi tiêu thụ.
Giai đoạn 2 sẽ được nâng công suất hệ thống máy nén lên 70 triệu m 3 khí/ năm

khi khách hàng có nhu cầu với công nghệ nén và kiểm soát dòng CNG diễn ra tương
tự giai đoạn 1.
5.

KẾT LUẬN

Kinh nghiệm rút ra được sau khi tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất CNG
tại nhà máy CNG Nhơn Trạch:
 Từ yêu cầu của khách hàng để thiết kế các điều kiện vận hành tối ưu cho hệ
thống, xác định cấu hình nhà máy.
 Thực hiện quá trình mô phỏng nhà máy để đưa ra cách nhìn tổng quan về nhà
máy sau khi vận hành, dựa vào số liệu mô phỏng để tính toán công suất vận
hành của nhà máy, lựa chọn trang thiết bị phù hợp với nhà máy.
 Nghiên cứu để lựa chọn các trang thiết bị có giá thành thấp mà vẫn đáp ứng
được các điều kiện vận hành tối ưu của nhà máy.
 Thiết kế ban đầu phải đảm bảo công suất vận hành của nhà máy ở mức tối đa
mà khách hàng yêu cầu sau khi hoàn tất dự án.
 Bên cạnh việc thiết kế để đảm bảo đúng công suất của nhà máy phải đi đôi
với việc bảo đảm an toàn cho người vận hành cũng như độ an toàn của nhà máy
 Việc thiết kế phải tuân theo các quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
 Nắm được quy trình vận hành của nhà máy sản xuất khí CNG
Kinh nghiệm thực tập tại Tổng Công Ty Tư Vấn Thiết Kế Dầu khí:

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 9


TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CNG TẠI NHÀ MÁY
CNG NHƠN TRẠCH-ĐỒNG NAI

 Nắm rõ được quy trình làm việc của công ty, tiếp xúc học hỏi kinh nghiệm
thực tế.
 Hiều được các bước thiết kế sơ bộ của một dự án.
 Thực hiện quá trình mô phỏng sơ đồ công nghệ, Sơ đồ dòng công nghệ sản
xuất CNG của nhà máy CNG Nhơn Trạch-Đồng Nai.
6.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sổ tay hướng dẫn thiết kế Dầu Khí
2. Nguyễn Thị Minh Hiền. Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành

7.

PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM

Phụ lục 1: Quá trình mô phỏng công nghệ sản xuất CNG nhà máy CNG Nhơn
Trạch Đồng Nai
Phụ lục 2: Sơ đồ dòng công nghệ sản xuất CNG nhà máy CNG Nhơn Trạch
Đồng Nai

Sinh viên thực tập: Phan Anh Tuấn

Trang 10