Đề tài Tự động hóa hệ thống cảnh báo Fire Gas của Nhà máy xử lý khí Dinh Cố

TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Tự động hóa là một trong những ngành quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực
của cuộc sống. Tự động hóa phản ánh sự hiện đại của công nghệ ứng dụng trong các
ngành nghề nói chung, đặc biệt là trong lĩnh vực dầu khí. Tự động hóa góp phần
nâng cao năng suất lao động cho con người, làm cho cuộc sống trở nên năng động
và tiến bộ hơn.
Qua quá trình thực tập và tìm hiểu về “Ứng dụng tự động hóa trong Nhà
máy xử lý khí Dinh Cố” em cũng đã tìm cho mình một đề tài để nghiên cứu và
chọn làm đồ án tốt nghiệp. Đồ án của em mang tên “Tự động hóa hệ thống cảnh
báo Fire & Gas của Nhà máy xử lý khí Dinh Cố”.
Mục đích và ý nghĩa của đồ án :
-

Đồ án này được thực hiện với mục đích tìm hiểu công nghệ của Nhà máy
nói chung và hệ thống điều khiển Fire &Gas của Nhà máy.

-

Tìm hiểu các quy định, nguyên tắc an toàn trong Nhà máy về cháy nổ đối
với các chất nguy hiểm.

-

Giải quyết bài toán thiết kế hệ thống cảnh báo Fire &Gas các vùng
12,13,15,16 của Nhà máy sử dụng PLC S7-300.

-

Giám sát hệ thống trên WinCC để kiểm chứng bài toán lập trình.

Việc nghiên cứu đề tài này có ý nghĩa hết sức to lớn đối với bản thân em, trong suốt
thời gian tìm hiểu đề tài em đã học hỏi được nhiều kiến thức về lập trình PLC S7
-300 và giám sát trên WinCC.
Đồ án này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo,Thạc sĩ
Phạm Minh Hải cùng với các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa. Mặc dù em
đã cố gắng rất nhiều trong quá trình làm đồ án nhưng do khả năng bản thân em còn
hạn chế và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong
nhận được sự chỉ dẫn của các Thầy cô giáo để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

1

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nội dung đồ án : Gồm 4 chương
Chương 1 : Giới thiệu chung về Nhà máy xử lý khí Dinh Cố
Chương 2 : Hệ thống Fire and Gas của Nhà máy chế biến khí Dinh Cố
Chương 3 : Lựa chọn thiết bị
Chương 4 : Xây dựng hệ thống điều khiển bằng PLC S7-300 và giao diện giám
sát trên WinCC
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo, Th.S Phạm Minh Hải, Thầy giáo

T.S Nguyễn Chí Tình cùng toàn thể các Thầy cô giáo trong Bộ môn Tự động hóa đã
tận tình chỉ bảo em để em có thể hoàn thành tốt đồ án .

Hà Nội, ngày 15 tháng 06 năm 2010.
Sinh viên
Nguyễn Thị Mến

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

2

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Lời nói đầu..............................................................................................................1
Mục lục.................................................................................................................... 3
Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ
1.1. Giới thiệu về Nhà máy xử lý khí Dinh Cố ........................................................6
1.1.1. Vị trí địa lý......................................................................................................6
1.1.2. Chức năng và nhiệm vụ của Nhà máy ............................................................6
1.2. Quy trình công nghệ chung của Nhà máy .........................................................8
1.2.1. Chế độ AMF (Absolute Minimum Facilities).................................................9
1.2.1.1. Mục đích......................................................................................................9
1.2.1.2. Các thiết bị chính.........................................................................................9
1.2.1.3. Mô tả chế độ vận hành AMF........................................................................9

1.2.2. Chế độ MF (Minimum Facilities )................................................................12
1.2.2.1. Mục đích ...................................................................................................12
1.2.2.2. Các thiết bị chính.......................................................................................12
1.2.2.3. Mô tả chế độ vận hành MF........................................................................12
1.2.3. Chế độ GPP (Gas Processing Plant)..............................................................15
1.2.3.1. Mục đích ..................................................................................................15
1.2.3.2. Các thiết bị chính.......................................................................................15
1.2.3.3. Mô tả chế độ vận hành GPP......................................................................15
1.2.4. Chế độ GPP chuyển đổi................................................................................18
1.2.4.1. Mục đích....................................................................................................18
1.2.4.2. Các thiết bị chính.......................................................................................18
1.2.4.3. Mô tả chế độ vận hành GPP chuyển đổi....................................................18
Chương 2 : HỆ THỐNG FIRE & GAS CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ
DINH CỐ
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển của Nhà máy....................................23
2.1.1. Hệ thống điều khiển phân tán DCS...............................................................23
2.1.2. Hệ thống dừng an toàn SSD (Safety Shutdown)............................................26
2.1.3. Hệ thống Fire & Gas....................................................................................28
2.2. Hệ thống phòng cháy chữa cháy trong Nhà máy xử lý khí Dinh Cố ...............31
2.2.1. Yêu cầu về an toàn phòng cháy chữa cháy....................................................31
2.2.2. Nguyên lý của hệ thống phòng cháy chữa cháy............................................31
2.2.3. Nguyên tắc dập cháy tự động........................................................................32
2.2.4. Nguyên tắc dập cháy bằng tay......................................................................32
2.2.5. Bố trí thiết bị trong từng vùng của Nhà máy.................................................33
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

3

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN

TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 3 : LỰA CHỌN THIẾT BỊ
3.1. Thiết bị dò lửa FD ( Flame Detector)..............................................................40
3.1.1. Thiết bị dò lửa hồng ngoại IR (Infra Red Detector).....................................40
3.1.2. Thiết bị dò lửa bằng tia tử ngoại UV (Ultra Violet Detector )......................42
3.1.3. Thiết bị dò lửa hồng ngoại và tử ngoại IR/UV..............................................44
3.2. Thiết bị dò nhiệt (Heat Detector).....................................................................45
3.3. Thiết bị dò khói (Smoke Detector )..................................................................47
3.4. Thiết bị dò khí quang học (Searchpoint Optima Plus Gas Detector)................48
3.5. Thiết bị báo tay Manual Call Point .................................................................50
Chương 4 : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-300 VÀ
GIAO DIỆN GIÁM SÁT TRÊN WIN CC
4.1. Xây dựng hệ thống điều khiển hệ thống Fire and Gas(F&G) tại các vùng
12,13,15,16 của Nhà máy.......................................................................................52
4.1.1. Xây dựng hệ thống cảnh báo F&G vùng 12 (Khu máy nén khí chứa Turbo
Expander CC-01)...................................................................................................52
4.1.2. Xây dựng hệ thống cảnh báo F&G vùng 13( bình tách 3 pha V-03 ; bình hấp
thụ khí khô V-06 A/B)..............................................................................................54
4.1.3. Xây dựng hệ thống cảnh báo F&G vùng 15 ( bình tách dòng ngược ổn định
V-02 ; V-15)............................................................................................................58
4.1.4. Xây dựng hệ thống cảnh báo F&G vùng 16 (thiết bị gia nhiệt cho bình tách
V05; E-01)..............................................................................................................62
4.2. Thiết kế mô hình giám sát trên Win CC ..........................................................65
4.2.1. Giao diện màn hình chính ............................................................................65
4.2.2. Giao diện vùng 12 ........................................................................................67
4.2.3. Giao diện vùng 13 ........................................................................................68

4.2.4. Giao diện vùng 15.........................................................................................69
4.4.5. Giao diện vùng 16........................................................................................70
Phụ lục ................................................................................................................... 71
Phụ lục 1: Các tín hiệu vào/ra số của các vùng 12, 13, 15, 16 ..............................71
Phụ lục 2 :Chương trình điều khiển hệ thống cảnh báo Fire & Gas vùng 15 ........78
Phụ lục 3: Mô phỏng trên PLC SIM ......................................................................84
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

4

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phụ lục 4: Mô phỏng trên Win CC ........................................................................86
Kết luận .................................................................................................................90
Tài liệu tham khảo .................................................................................................91

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

5

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ
1.1. Giới thiệu về Nhà máy xử lý khí Dinh Cố
1.1.1.Vị trí địa lý
Nhà máy chế biến khí Dinh Cố được xây dựng tại thị xã An Ngãi, huyện Long
Đất, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, cách Long Hải 6 km về phía bắc, cách điểm tiếp bờ
của đường ống dẫn khí từ Bạch Hổ khoảng 10 km. Diện tích nhà máy là 89.600m 2
(dài 320m, rộng 280m).
1.1.2. Chức năng và nhiệm vụ của Nhà máy
- Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom được trong quá trình khai thác dầu tại mỏ
-

Bạch Hổ.
Cung cấp khí thương phẩm làm nhiên liệu cho các nhà máy điện Bà Rịa, Phú
Mỹ, nhà máy Đạm Phú Mỹ và làm nhiên liệu cho các ngành công nghiệp khác.

-

Thu hồi các sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao hơn so với khí đồng hành ban
đầu.
Việc xây dựng nhà máy sẽ tận dụng được một lượng lớn khí đồng hành bị đốt

lãng phí ở ngoài khơi và làm tăng hiệu quả kinh tế trong quá trình sử dụng nó. Hơn
nữa khí đồng hành là một nguồn năng lượng sạch để sử dụng, có giá thành rẻ và
được xem là nhiên liệu lý tưởng để thay thế than, củi, dầu diesel,…
Điều kiện nguyên liệu đầu vào Nhà máy :
-

Áp suất: 109bar

-

Nhiệt độ: 25.60C

-

Lưu lượng: 4.7 triệu m3 khí/ngày
Hàm lượng nước: Nước bão hòa ở điều kiện vận chuyển, hàm lượng nước này sẽ

được khử ngoài giàn trước khi vào Nhà máy.
Thành phần khí vào Nhà máy :

Cấu tử

Phần mol (%)

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

Cấu tử
6

Phần mol (%)
SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

N2

0,21

C6

0,51

CO2

0,06

C7

0,26

CH4

70,85

C8

0,18

C2

13,41

C9

0,08

C3

7,5

C10

0,03

iC4

1,65

Cyclo C5

0,05

nC4

2,37

Cyclo C6

0,04

iC5

0,68

Benzen

0,04

nC5

0,73

H2 O

1,3

Bảng 1.1: Thành phần khí đầu vào của Nhà máy Dinh Cố
Sản phẩm đầu ra Nhà máy:
a) Khí thương phẩm
Khí thương phẩm còn gọi là khí khô, khí khô có thành phần chủ yếu là CH 4
(không nhỏ hơn 85%) và C 2H4. Ngoài ra còn có lẫn các hydrocacbon nặng hơn và
các khí khác như N2, He, Ar, CO2, O2, Hg (tùy thuộc vào điều kiện vận hành).
-

Các cấu tử N2, He, Ar thường được khống chế nhỏ hơn 1 – 2 %.

-

CO2 thường được khống chế nhỏ hơn 2% bởi vì tính ăn mòn và có nhiệt cháy
bằng không.
b) Khí hóa lỏng LPG (Liquid Petroleum Gas)
Khí hoá lỏng gọi tắt là LPG, có thành phần chủ yếu là propan và butan được nén

lại cho tới khi hoá lỏng (áp suất hơi bảo hòa) ở một nhiệt độ nhất định để tồn chứa
và vận chuyển. Khi từ thể khí chuyển sang thể lỏng thì thể tích của nó giảm 250 lần.
Butan và propan là hai sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất bupro.
Thành phần chủ yếu của LPG là các cấu tử C3 và C4 gồm có:
-

Propan (C3H8): 60% mol

-

Butan (C4H10): 40% mol

- Ngoài ra còn chứa hàm lượng nhỏ cấu tử etan và pentan,… trong LPG còn chứa
các chất tạo mùi mercaptan (R-SH) với tỷ lệ nhất định để khi rò rỉ có thể nhận biết

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

7

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

bằng khứu giác. Tất cả các cấu tử đều tồn tại ở thể lỏng, dưới nhiệt độ trung bình và
áp suất vào khoảng 10bar.
c) Condensate
Condensate còn gọi là khí ngưng tụ, là hỗn hợp đồng thể ở dạng lỏng có màu

vàng rơm. Condensate bao gồm các hydrocacbon có phân tử lượng và tỷ trọng cao
hơn propan và butan thường được ký hiệu là C5+. Ngoài các hydrocacbon no,
condensate còn chứa các hydrocacbon mạch vòng, các nhân thơm.
Có hai loại Condensate :
-

Condensate được tách từ bình lỏng đặt tại giàn khoan.

-

Condensate được ngưng tụ trong quá trình vận chuyển đường ống.
Các sản phẩm từ Condensate :

-

Các loại nhiên liệu : Xăng thành phẩm M83, xăng thương phẩm MOGAS83,
MOGAS92,…

-

Các loại dung môi : Ete dầu hỏa, dung môi cao su, naphta sạch, dung môi khử
mùi, dung môi pha sơn,…

-

Các sản phẩm hóa dầu : Các Olefin như etylen, butadien,…

1.2. Quy trình công nghệ chung của Nhà máy
Khí đồng hành được thu gom từ mỏ Bạch Hổ, được dẫn vào bờ theo đường ống
16” và được xử lý tại nhà máy khí Dinh Cố nhằm thu hồi LPG và các hydrocarbon

nặng hơn. Phần khí khô được làm nguyên liệu cho nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhà máy
điện Bà Rịa và điện Phú Mỹ,...
Nhà máy được thiết kế với công nghệ Turbo-Expander nhằm thu hồi C 3,C4 và
condensate. Các sản phẩm lỏng (LPG, Condensate) sau khi ra khỏi nhà máy được
dẫn vào theo ba đường ống 6” đến kho cảng suất LPG Thị Vải cách Dinh Cố 28km.
Khí ẩm cung cấp cho nhà máy từ hai nguồn Bạch Hổ và Rạng Đông, lưu lượng
phụ thuộc vào công suất khai thác dầu thô ngoài giàn. Do có sự chênh lệch giữa nhu
cầu, tiêu thụ khí khô và khả năng cung cấp khí ẩm, vì lẽ đó việc vận hành nhà máy
tuân theo nguyên tắc ưu tiên sau:
- Ưu tiên cao nhất của nhà máy là tiếp nhận toàn bộ lượng khí ẩm cấp vào từ
ngoài khơi.
- Ưu tiên đối với nguồn cung cấp khí khô cho nhà máy điện.
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

8

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Ưu tiên cho các sản phẩm LPG.
Nhà máy được thiết kế ở 03 chế độ vận hành khác nhau nhằm mục đích :
- Đảm bảo cho việc vận hành Nhà máy được linh động (đề phòng một số thiết
bị chính gặp sự cố).
- Đảm bảo hoạt động của nhà máy được liên tục khi thực hiện bảo dưỡng sửa
chữa thiết bị không ảnh hưởng đến cấp khí cho các hộ tiêu thụ.
1.2.1. Chế độ AMF (Absolute Minium Facilities)

1.2.1.1. Mục đích
Chế độ AMF có khả năng đưa nhà máy sớm đi vào hoạt động nhằm cung cấp
khí thương phẩm với lưu lượng 3.7 triệu m 3/ngày cho các nhà máy điện và thu hồi
condensate với sản lượng 340 tấn/ngày. Đây đồng thời cũng là chế độ dự phòng cho
chế độ MF, khi các thiết bị trong chế độ MF, GPP xảy ra sự cố hoặc cần sửa chữa,
bảo dưỡng mà không có thiết bị dự phòng.
1.2.1.2. Các thiết bị chính
Ở chế độ này Nhà máy sử dụng các thiết bị là ít nhất, gồm có :
-

Hai tháp chưng cất C-01, C-05

-

Ba bình tách V-03, V-08, V-15

-

Thiết bị hòa dòng EJ 01- A/B

-

Bồn chứa Condensate TK-21

1.2.1.3. Mô tả chế độ vận hành AMF

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

9

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ chế độ vận hành AMF

Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ được đưa tới Slug Catcher của nhà máy bằng
đường ống 16” với áp suất 109bar, nhiệt độ 25.60C. Dòng khí này đầu tiên được đưa
qua thiết bị thu gom hai pha SC - 01/02. Tại đây condensate và khí được tách ra
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

10

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

theo các đường riêng biệt để tiếp tục xử lý, còn nước chứa trong condensate cũng
được tách nhờ trọng lực và đưa vào bình tách nước (V-52) để xử lý.
Dòng lỏng đi ra từ Slug Catcher sẽ được giảm áp và đưa vào bình tách V-03
hoạt động ở 75bar và được duy trì ở nhiệt độ 20 0C. V-03 dùng để tách hydrocacbon
nhẹ hấp thụ trong lỏng bằng cách giảm áp. Với việc giảm áp từ 109bar xuống 75bar,
nhiệt độ sẽ giảm thấp hơn nhiệt độ hình thành hydrate nên để tránh hiện tượng này
bình được gia nhiệt đến 200C bằng dầu nóng ở thiết bị E-07. Sau khi ra khỏi V-03

dòng lỏng này được trao đổi nhiệt tại thiết bị E-04A/B để tận dụng nhiệt.
Dòng khí thoát ra từ Slug Catcher được dẫn vào bình tách/lọc V-08 nhằm tách
triệt để các hạt lỏng nhỏ bị cuốn theo dòng khí do SC không tách được và lọc các
hạt bụi trong khí (nếu có), để tránh làm hư hỏng các thiết bị chế biến khí phía sau.
Khí từ đầu ra của V-08 được đưa vào thiết bị hòa dòng EJ-01A/B/C để giảm áp
suất từ 109bar xuống 47bar. Việc giảm áp của khí trong EJ có tác dụng để hút khí từ
đỉnh tháp C-01. Đầu ra của EJ-01A/B/C là dòng hai pha có áp suất 47bar và nhiệt độ
200C cùng với dòng khí nhẹ từ V-03 đã giảm áp được đưa vào tháp C-05. Mục đích
của EJ-01A/B/C là nén khí thoát ra từ đỉnh tháp C-01 lên áp suất làm việc của tháp
C-05, vì vậy nó giữ áp suất làm việc của tháp C-01 ổn định.
Tháp C-05 hoạt động ở áp suất 47bar, nhiệt độ 20 0C. Phần đỉnh của tháp hoạt
động như bộ tách khí lỏng. Tháp C-05 có nhiệm vụ tách phần lỏng ngưng tụ do sự
sụt áp của khí từ 109bar xuống 47bar khi qua EJ-01A/B/C. Dòng khí ra từ đỉnh tháp
C-05 được đưa ra đường khí thương phẩm để cung cấp cho các nhà máy điện. Lỏng
tại đáy C-05 được đưa vào đĩa trên cùng của tháp C-01.
Ở chế độ AMF tháp C-01 có 2 dòng nhập liệu :
-

Dòng từ V-03 vào đĩa thứ 14 của tháp C-01.
Dòng lỏng từ đáy của tháp C-05 vào đĩa trên cùng của tháp C-01.
Áp suất hơi của condensate được giảm đi và được điều chỉnh trong tháp C-01

nhằm mục đích phù hợp cho việc chứa trong bồn chứa ngoài trời. Với ý nghĩa đó
trong chế độ AMF tháp C-01 hoạt động như là tháp ổn định condensate. Trong đó,
phần lớn hydrocacbon nhẹ hơn butan được tách ra khỏi condensate bởi thiết bị gia
nhiệt của đáy C-01 là E-01A/B đến 194 0C. Khí ra ở đỉnh tháp có nhiệt độ 64 0C được
trộn với khí nguyên liệu nhờ EJ-01A/B/C. Dòng condensate ở đáy tháp được trao
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

11

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đổi nhiệt tại E-04A/B và được làm lạnh bằng không khí ở E-09 để giảm nhiệt độ
xuống 450C trước khi ra đường ống dẫn condensate về kho cảng hoặc chứa vào bồn
chứa TK-21.
1.2.2. Chế độ MF (Minimum Facilities)
1.2.2.1. Mục đích
Trong chế độ vận hành MF, sản phẩm của nhà máy ngoài lượng khí thương
phẩm cung cấp cho các nhà máy điện còn thu được lượng condensate là 380
tấn/ngày và lượng bupro là 630 tấn/ngày.
1.2.2.2. Các thiết bị chính
Đây là chế độ hoạt động trung gian của nhà máy. MF là chế độ cải tiến của chế
độ AMF nên ở chế độ này nhà máy bao gồm toàn bộ các thiết bị của chế độ AMF
(trừ EJ-A/B/C) cộng thêm các thiết bị chính sau :
Tháp ổn định Condensate C – 02
Các thiết bị trao đổi nhiệt : E – 14, E – 20
Thiết bị hấp thụ V – 06A/B
Máy nén K – 01, K – 04A/B
1.2.2.3. Mô tả chế độ vận hành MF

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

12

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2 : Sơ đồ công nghệ chế độ MF

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

13

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dòng khí từ Slug Catcher được đưa đến bình tách lọc V-08, đây là thiết bị được
thiết kế để tách nước, hydrocacbon lỏng, dầu và lọc các hạt rắn. Mục đích của V-08
là bảo vệ lớp chất hấp thụ trong V-06A/B khỏi bị hỏng hoặc giảm tác dụng và giảm
tuổi thọ của chúng. Sau khi được loại nước tại V-06A/B dòng khí được đưa đồng
thời đến hai thiết bị E-14 và E-20 để làm lạnh. Dòng khí sau khi ra khỏi E -14 và E20 là dòng hai pha lỏng khí được đưa vào tháp C-05 để tách lỏng. Khí ra tại đỉnh
tháp C-05 làm tác nhân lạnh bậc 1 cho dòng nguyên liệu tại E-14 (nhiệt độ giảm từ
25.60C xuống -170C) trước khi làm lạnh bậc hai tại van giãn nở, dòng khí thương
phẩm ra từ đỉnh C-05 này sau khi qua E-14 nhiệt độ được tăng lên đủ điều kiện cung
cấp cho các nhà máy điện.
Hai tháp hấp thụ V-06A/B được sử dụng luân phiên, khi tháp này làm việc thì

tháp kia tái sinh. Quá trình tái sinh được thực hiện nhờ sự cung cấp nhiệt của một
phần dòng khí thương phẩm được gia nhiệt đến 2200C bằng dòng dầu nóng tại E-18,
dòng khí này sau khi ra khỏi thiết bị V-06A/B sẽ được làm nguội tại E-15 và được
tách lỏng ở V-07 trước khi ra đường khí thương phẩm.
Sơ đồ dòng lỏng trong chế độ MF giống như trong chế độ AMF, ngoại trừ việc
đưa khí từ V-03 đến C-01 thay vì đến C-05 như chế độ AMF. Ngoài ra trong chế độ
MF tháp C-02 được đưa vào để thu hồi bupro.
Nhằm tận thu bupro và tách một ít metan và etan còn lại, dòng khí từ V-03
được đưa đến tháp C-01 để tách triệt để lượng metan, etan.
Dòng lỏng từ thiết bị V-03 được đưa đến tháp C-01 sau khi được gia nhiệt từ
200C lên 800C tại thiết bị E-04A/B nhờ dòng lỏng ra từ tháp ổn định C-02.
Có 3 dòng nguyên liệu được đưa đến tháp C-01:
-

Dòng khí đến từ V-03 vào giữa đĩa thứ 2 và 3 của tháp C-01
Dòng lỏng từ V-03 vào đĩa thứ 20 của tháp C-01
Dòng lỏng đến từ đáy C-05 vào đĩa trên cùng của tháp C-01
Tại đây các hydrocacbon nhẹ như C1, C2 được tách ra và đi lên đỉnh tháp, sau đó

nó được nén từ 25bar lên 47bar nhờ máy nén K-01 trước khi được dẫn qua đường
dẫn khí thương phẩm. Phần lỏng ra từ đáy tháp C-01 được đưa đến tháp C-02.
Tháp C-02 làm việc ở áp suất 11bar, nhiệt độ đỉnh 60 0C và nhiệt độ đáy 1540C.
Tại đây C5+ được tách ra ở đáy tháp, sau đó chúng được dẫn qua thiết bị trao đổi
nhiệt E-04A/B để gia nhiệt cho dòng lỏng ra từ đáy V-03. Sau khi ra khỏi E-04A/B
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

14

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN

TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

lượng lỏng này được đưa đến làm lạnh tại thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E09 trước khi đưa ra đường ống hoặc ra bồn chứa condensate TK-21.
Phần hơi ra khỏi đỉnh tháp C-02 là bupro, hơi bupro được ngưng tụ tại E-02,
một phần được cho hồi lưu trở lại C-02 để đảm bảo độ phân tách của sản phẩm,
phần còn lại theo đường ống dẫn sản phẩm bupro.
1.2.3. Chế độ GPP
1.2.3.1. Mục đích
Trong chế độ vận hành này sản phẩm thu được của nhà máy bao gồm: khoảng
3.34triệu m3 khí/ngày để cung cấp cho các nhà máy điện, propan khoảng 540
tấn/ngày, butan khoảng 415 tấn/ngày và lượng condensate khoảng 400 tấn/ngày.
1.2.3.2. Các thiết bị chính
Đây là chế độ hoàn thiện của nhà máy chế biến khí. Chế độ này bao gồm các
thiết bị của chế độ MF và cộng thêm một số các thiết bị chính sau:
-

Một tháp tách C3/C4 : C-03

-

Một tháp Stripper : C-04

-

Hai máy nén K-02, K-03

-

Thiết bị Turbo – Expander: CC-01

-

Các thiết bị trao đổi nhiệt: E-17, E-11 …

1.2.3.3. Mô tả chế độ vận hành GPP

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

15

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ chế độ GPP

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

16

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khí từ ngoài khơi vào nhà máy được tiếp nhận đầu tiên tại Slug Catcher (SC01/02), ở đây dòng nguyên liệu là dòng hai pha có nhiệt độ 25.6 oC và áp suất 109bar
được tách riêng ra để xử lý tiếp theo.
Dòng khí từ Slug Catcher qua V-08 để tách nốt phần lỏng còn lại, lượng lỏng
tách ra này được đưa đến bình tách V-03 để xử lý, còn dòng khí tách ra từ V-08 sẽ đi
vào V-06A/B để tách nước.
Do chế độ này thiết bị Turbo – Expander được đưa vào hoạt động thay thế E20 trong chế độ MF, nên khoảng 2/3 lượng khí ra khỏi V-06A/B được chuyển tới
phần giãn nở của thiết bị CC-01, tại đó khí được giãn từ 109bar xuống 33.5bar và
nhiệt độ cũng giảm xuống -18oC, sau đó dòng khí này sẽ được đưa vào tháp tinh lọc
C-05.
Phần khí còn lại khoảng 1/3 dòng từ V-06A/B được đưa tới thiết bị trao đổi
nhiệt E-14 để làm lạnh dòng khí từ 25.6 oC xuống - 35oC bởi dòng khí lạnh từ đỉnh
tháp C-05 có nhiệt độ –42.5oC. Áp suất của dòng sau đó được giảm từ 109bar xuống
33.5bar nhờ van giảm áp FV-1001.
Trong chế độ này tháp C-01 làm việc ở áp suất 29bar, nhiệt độ đỉnh 14 oC và
nhiệt độ đáy 109oC. Sản phẩm đáy của tháp C-01 có thành phần chủ yếu là C 3+ sẽ
được đưa đến tháp C-02 (áp suất làm việc của tháp C-02 là 11bar, nhiệt độ đỉnh
55oC và nhiệt độ đáy 134oC) để tách riêng condensate và bupro.
Sản phẩm đỉnh của tháp C-02 là bupro được tiến hành ngưng tụ hoàn toàn ở
nhiệt độ 43oC trong thiết bị ngưng tụ bằng không khí E-02, sau đó được đưa tới bình
hồi lưu V-02 có dạng nằm ngang. Một phần bupro được bơm trở lại tháp C-02 để
hồi lưu bằng bơm P-01A/B, áp suất của bơm có thể bù đắp được sự chênh áp suất
làm việc của tháp C-02 (11bar) và tháp C-03 (16 bar). Phần bupro còn lại được gia
nhiệt đến 60oC trong thiết bị gia nhiệt E-17 trước khi cấp cho tháp C-03 bằng dòng
lỏng nóng từ đáy tháp C-03. Sản phẩm đáy của tháp C-02 chính là condensate
thương phẩm được đưa ra bồn chứa hoặc dẫn ra đường ống vận chuyển condensate
về kho cảng Thị Vải.
Dòng nguyên liệu vào tháp C-03 là bupro, tại đây chúng được tách riêng ra.

Sản phẩm đỉnh tháp C-03 là hơi propan được ngưng tụ hoàn toàn ở nhiệt độ 46 oC
nhờ thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-11 được lắp tại đỉnh C-03 và được đưa
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

17

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tới thiết bị chứa hồi lưu V-05 có dạng nằm ngang. Phần propan lỏng này được bơm
bằng các máy bơm, một phần propan thương phẩm được tách ra bằng thiết bị điều
khiển mức và chúng được đưa tới đường ống dẫn propan hoặc bể chứa propan V21A. Phần còn lại được đưa trở lại tháp C-03 như một dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh
tháp.
Tại đáy tháp C-03, thiết bị trao đổi nhiệt bằng dầu nóng E-10 được lắp đặt có
tác dụng như nồi tái đun để gia nhiệt cho dòng butan đến 97 oC. Nhiệt độ của nó
được điều khiển bởi van TV-2123 đặt trên ống dẫn dầu nóng. Một phần dòng butan
được hồi lưu lại tháp C-03, phần còn lại được đưa ra bồn chứa hoặc đưa đến kho
cảng Thị Vải sau khi được giảm nhiệt độ đến 60 oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-17
và đến 45oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-12.
1.2.4. Chế độ GPP chuẩn
1.2.4.1. Mục đích
Từ cuối năm 2001, lượng khí vận chuyển theo đường ống dẫn khí Bạch Hổ –
Dinh Cố tăng từ 4.3 triệu m3/ngày lên 5.7 triệu m3/ngày, việc tăng lưu lượng khí dẫn
vào bờ đã gây nên sự sụt áp đáng kể trên đường ống dẫn khí vào bờ và áp suất tại
đầu tiếp nhận khí của nhà máy giảm từ 109bar xuống khoảng từ 60 – 80bar. Áp suất
khí đầu vào thấp sẽ làm giảm khả năng ngưng tụ của các cấu tử nặng dẫn tới giảm

khả năng thu hồi sản phẩm lỏng của nhà máy, đồng thời làm giảm áp suất của dòng
khí khô cung cấp cho nhà máy điện.
Để khắc phục vấn đề này, nhà máy đã tiến hành lắp đặt thêm trạm nén khí đầu
vào để nén khí đầu vào lên áp suất 109bar .
1.2.4.2. Các thiết bị chính
Ở chế độ GPP chuyển đổi, các thiết bị cũng giống như ở chế độ GPP ngoài ra
nhà máy được trang bị thêm trạm nén khí đầu vào gồm có:
-

4 máy nén khí K-1011A/B/C/D : 03 máy hoạt động và 01 máy dự phòng

-

Bình tách V – 101

1.2.4.3. Mô tả chế độ GPP chuẩn

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

18

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ chế độ GPP chuẩn

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

19

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ với lưu lượng 6 triệu m 3 khí/ngày đi vào hệ
thống Slug Catcher để tách condensate và nước trong điều kiện áp suất 65 – 80bar
nhiệt độ 250C đến 300C tuỳ theo nhiệt độ môi trường. Tiếp theo đó hỗn hợp khí
được chia thành hai dòng:
- Dòng thứ nhất khoảng 1 triệu m3/ngày được đưa qua van giảm áp PV-106
giảm áp suất từ 65-80bar đến áp suất 54bar và đi vào thiết bị tách lỏng V-101. Lỏng
được tách ra tại đáy bình V-101 được đưa vào thiết bị V-03 để chế biến sâu. Khí đi
ra từ bình tách V-101 được đưa vào hệ thống đường ống dẫn khí thương phẩm 16”
cung cấp cho các nhà máy điện.
- Dòng khí chính khoảng 5 triệu m3 khí/ngày được đưa vào trạm nén khí đầu
vào K-1011 A/B/C/D (3 máy hoạt động 1 máy dự phòng) để nén dòng khí từ 6580bar lên 109bar, sau đó qua thiết bị làm nguội bằng không khí E-1011 để làm
nguội dòng khí ra khỏi máy nén đến nhiệt độ khoảng 400C. Dòng khí này đi vào
thiết bị tách lọc V-08 để tách lượng lỏng còn lại trong khí và lọc bụi bẩn. Sau đó
được đưa vào thiết bị hấp thụ V-06A/B để tách triệt để nước nhằm tránh hiện tượng
tạo thành hydrate trong quá trình làm lạnh sâu.
Dòng khí ra khỏi thiết bị V-06A/B được tách thành hai dòng:
- Khoảng một phần ba dòng khí ban đầu qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 để hạ
nhiệt độ từ 25oC xuống - 35oC với tác nhân lạnh là dòng khí khô đến từ đỉnh tháp
C-05 với nhiệt độ là – 42.5 oC. Tiếp theo dòng khí nóng ra khỏi E-14 được làm lạnh

sâu bằng cách giảm áp qua van FV-1001. Áp suất giảm từ 109bar xuống 37bar
(bằng áp suất làm việc của đỉnh tháp C-05) kéo theo nhiệt độ giảm xuống -62 0C và
được đưa vào đĩa trên cùng của tháp tinh cất C-05, đóng vai trò như dòng hồi lưu
ngoài ở đỉnh tháp.
- Hai phần ba dòng khí còn lại được đưa vào thiết bị CC-01 để thực hiện việc
giảm áp từ 109bar xuống 37bar và nhiệt độ giảm xuống -12oC.
Dòng khí lạnh này sau đó tiếp tục đưa vào đáy của tháp tinh cất C-05. Tháp
tinh cất C-05 hoạt động ở áp suất 37bar, nhiệt độ đỉnh tháp và đáy tháp tương ứng
là -42.5oC và -12oC. Tại đây khí (chủ yếu là metan và etan) được tách ra tại đỉnh
tháp C-05, thành phần lỏng chủ yếu là propan và các cấu từ nặng hơn được tách ta
tại đáy tháp.
GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

20

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hỗn hợp khí ra từ đỉnh của tháp tinh cất có nhiệt độ -42.5 oC được sử dụng làm
tác nhân lạnh cho thiết bị trao đổi nhiệt E-14 và sau đó được nén tới áp suất 54bar
trong phần nén của thiết bị CC-01. Hỗn hợp khí đi ra từ thiết bị này là khí thương
phẩm được đưa vào hệ thống đường ống 16” đến các nhà máy điện.
Hỗn hợp lỏng đi ra từ đáy tháp tinh cất được đưa vào đỉnh tháp C-01 như dòng
hồi lưu ngoài.
Tháp C-01, hoạt động ở áp suất 27.5bar và nhiệt độ đáy tháp là 109 0C. Tại tháp
C-01, các hydrocacbon nhẹ như metan và etan được tách ra từ hỗn hợp rồi đi lên

đỉnh tháp vào bình tách V-12 để tách lỏng có trong khí, sau đó được máy nén K-01
nén từ áp suất 27.5bar lên áp suất 47.5bar. Hỗn hợp khí từ máy nén K-01 tiếp tục
được đi vào E – 08 sau đó vào tháp C-04 (hiện nay các thiết bị này không hoạt động
do bình tách V-03 phải giảm áp vận hành từ 75bar theo thiết kế xuống còn 47bar để
đảm bảo chế biến được lượng lỏng từ V-101. Do đó lượng lỏng từ đáy bình tách V03 được đưa trực tiếp qua E-04A/B mà không đi vào thiết bị trao đổi nhiệt E-08 như
thiết kế). Khí sau đó được nén đến 75bar nhờ máy nén K-02 rồi lại tiếp tục đưa vào
thiết bị trao đổi nhiệt E-19 bằng việc sử dụng dòng tác nhân lạnh là không khí.
Dòng khí từ E-19 được đưa vào máy nén K-03 để nén tới áp suất 109bar rồi làm
lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt E-13, dòng khí này sau đó được đưa tới thiết bị V08 như là nguyên liệu đầu vào.
Dòng lỏng đi ra từ đáy của tháp C-01 tiếp tục được đưa qua bình ổn định V-15
sau đó tới tháp C-02. Tại đây với áp suất hoạt động là 10.2bar và nhiệt độ đáy tháp
được duy trì ở 1350C nhờ Reboiler E-03, nhiệt độ đỉnh tháp 560C, bupro được tách
ra ở đỉnh tháp còn condensate được tách ra ở đáy tháp. Bupro từ đỉnh tháp C-02
được đưa vào thiết bị làm lạnh E-02, sau đó được đưa vào bình tách V-02. Dòng
lỏng từ bình tách V-02 được bơm P-01A/B bơm hồi lưu 1 phần tại đỉnh tháp và phần
còn lại theo đường ống dẫn sản phẩm bupro đến bồn chứa V-21 A/B hoặc đến kho
cảng Thị Vải. Phần lỏng tại đáy tháp C-02 là condensate được hạ nhiệt độ xuống
600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt E-04 A/B và xuống 45 0C nhờ thiệt bị E-09 và sau đó
được đưa tới bồn chứa condensate TK-21 hoặc đường ống dẫn condensate tới kho
cảng Thị Vải.

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

21

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Condensate (sau khi đã tách nước tại Slug Catcher) được tách ra trong Slug
Catcher được đưa vào thiết bị V-03 hoạt động ở áp suất 47bar và nhiệt độ 20 0C để
tách các cấu tử khí nhẹ đã bị hấp thụ trong hỗn hợp lỏng này bằng cách giãn nở và
giảm áp. Từ thiết bị V-03 condensate được dẫn tới thiết bị trao đổi nhiệt E-04 (để
tận dụng nhiệt nóng từ đáy Reboiller E-03) sau đó đi vào đĩa thứ 20 của tháp C-01.

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

22

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương 2
HỆ THỐNG FIRE & GAS CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ
2.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển của Nhà máy
2.1.1. Hệ thống điều khiển phân tán DCS
Để vận hành nhà máy an toàn và trơn tru không chỉ ở điều kiện hoạt động bình
thường mà còn ở những điều kiện khẩn cấp, hệ thống điều khiển cung cấp và bao
gồm các thành phần sau:
- Hệ thống điều khiển DCS cùng các thành phần phụ trợ
- Các panel điều khiển phụ
- Hệ thống dừng an toàn SSD
- Hệ thống báo động

- Hệ thống báo cháy và rò rỉ khí (F&G)
Hệ thống điều khiển phân tán được định nghĩa là một hệ thống mà việc điều
khiển không hạn chế ở một máy tính trung tâm đơn mà được phân tán, mỗi phần
điều khiển thường trú trong mỗi thiết bị khác nhau, tất cả chúng liên kết lại với nhau
và được giám sát bởi một hệ thống giám sát theo dõi.

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

23

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

F&G System

T

T

CDCM

W DCM

SSD System

OCM1

OCM2

Tank
Gauging

OCM3

Packet Unit

PCM 2000

24

G PP CSDA

Remote I/0
Cabinet

Color Hard
Copier

Alarm
Printer

Field Device

Marshalling
Cabinet

Term inal
Server

Report
Printer

T
T

TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1: Hệ thống điều khiển DCS

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN


TRƯỜNG ĐH MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ thống DCS bao gồm các thành phần chính sau đây :
a) CDCM (Configurator Display Control Module)
CDCM có thể đáp ứng điều khiển cho tất cả các công việc cấu hình hệ thống
như là cơ sở dữ liệu, đăng nhập đồ thị, lập báo cáo với định dạng tự do và lập trình
theo trình tự.
Ngoài chức năng trên thì CDCM cũng có thể sử dụng để điều khiển nhà máy
như một trạm vận hành.
b) WDCM ( Workstation Display Control Module)
WDCM chứa tất cả phần mềm giống như CDCM ngoại trừ các công cụ về cấu
hình.WDCM hỗ trợ trạng thái mạng, các máy in cảnh báo, theo dõi vận hành, dự
phòng bằng tay và có một máy vi tính DEC và lưu trữ đại trà. WDCM cũng có thể

dùng như một trạm vận hành bình thường.
c) PCM (Process Control Module)
PCM được dùng để phân tích và điều khiển dữ liệu các ngõ nhập/ xuất thực tế
của nhà máy và được kết nối với hệ thống SSD. Một bộ xử lý dự phòng
(Redundant) bao gồm các card giống hệt nhau ở cả hai bộ xử lý chính và phụ. Hai
card ethernet nằm ở hai bên chính và phụ, đảm bảo truyền thông dữ liệu không gián
đoạn đến các bàn điều khiển của người vận hành. Trong trường hợp lỗi xảy ra ở
PCM chính, PCM phụ sẽ tiếp quản việc điều khiển mà không gặp bất kì sự gián
đoạn nào.
d) Hệ thống TMR ( Triple Modular Redundant)
TMR cư trú trong phòng điều khiển nhiệm vụ chính là cung cấp mức logic và
liên động (interlock) cho các chức năng ngắt và dừng theo yêu cầu.
Ngoài ra TMR còn điều khiển hệ thống các đầu dò lửa và khí bởi vì độ tin cậy
của nó là rất quan trọng.
e)OCM (Operator Console Module)
OCM thường xuyên kết nối với hoặc CDCM hoặc WDCM thông qua đường
truyền ethernet, và cung cấp việc quản lý giao tiếp người-máy, quản lý sự kiện, theo
dõi quá trình, hàm điều khiển.
f) Các máy in

GVHD : TH.S PHẠM MINH HẢI

25

SVTH : NGUYỄN THỊ MẾN