Công nghệ sản xuất lng 2 chu trình lạnh độc lập

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Công nghệ sản xuất LNG 2 chu trình lạnh độc lập Nội dung Làm ngọt khí bằng DEA Convert to Template Export and Import: Component List, Stream Mô phỏng quá trình sản xuất LNG sử dụng 2 chu trình lạnh độc lập với tác nhân là metan và nitơ Trao đổi nhiệt ngược chiều 2 Main-Flowsheet 3 Sub-Flowsheet Sweetening 4 Chu trình lạnh 5 Sweetening Case Hệ đơn vị: Field Chọn 2 hệ nhiệt động:  Basis-1: PR cho quá trình hóa lỏng LNG (khí ngọt)  Basis-2: Amine Pkg cho quá trình làm ngọt khí chua Cấu tử cho 2 hệ nhiệt động gồm: N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, n-C6, DEA, H2O 6 Sweetening Case 7 Sweetening Case 8 Sweetening Case Sweetening Case → Convert to Template Ưu điểm khi sử dụng Template:  Liên kết một vài case với nhau  Có thể sử dụng các hệ nhiệt động khác với hệ nhiệt động trong case chính  Thuận tiện khi mô phỏng một nhà máy lớn, việc chuyển thành các case nhỏ sẽ dễ dàng thực hiện  Có thể làm một lần và sử dụng nhiều lần cho các case khác nữa 9 Khai báo dòng nguyên liệu Name SourGas Temperature, oF 77.00 Pressure, psia 1000.00 Mole Flow, lbmole/hr 104.00 Fluid Pkg Basis-2 (Amine Pkg) 10 Thiết lập dòng nguyên liệu Component MoleFraction Component MoleFraction C1 86.92 n-C5 0.12 C2 3.93 n-C6 0.18 C3 0.93 N2 0.16 i-C4 0.26 CO2 4.13 n-C4 0.29 H2S 1.72 i-C5 0.14 H2O 1.22 11 Thiết lập dòng nguyên liệu 12 Name DEA to Contactor Temperature, oF 95.0 Pressure, psia 995.0 Liq Vol Flow, m3/hr 43.0 Fluid Fkg Basis-2 (Amine Pkg) 13 Thiết lập dòng Amine Component Mass Fraction DEA 0.28 H2O 0.72 14 Thiết lập dòng Amine Name Separator Inlet Sour Gas Outlet Gas to Contactor Liq Sep 15 Thiết lập tháp tách hai pha Thiết lập tháp tách hai pha 16 Name DEA Contactor Inlet Top: DEA to Contactor Bottom: Gas to Contactor Outlet Ovhd: Sweet Gas Bottom: RichDEA Number Stages N = 20 Stages 17 Thiết lập tháp hấp thụ Thông số của tháp Giá trị Pressure, psia P đỉnh = 995.0 P đáy = 1000.0 Temperature, oF Tđỉnh = 100.0 Tđáy = 160.0 18 Thiết lập tháp hấp thụ Thiết lập tháp hấp thụ 19 Add Valve VLV – 100 Name VLV – 100 Inlet Rich DEA Outlet DEA to Flash TK P = 89.92 psia 20 Add Separator Flash TK Name Flash TK Inlet DEA to Flash TK Outlet Flash Vap Rich to L/R 21 Add Heater L/R HEX Name L/R HEX Inlet Rich to L/R Outlet Regen Feed T = 203.0oF Energy Q-L/R DeltaP, psia 10.15 22 Add Regenerator Name Regenerator Inlet Regen Feed, inlet Stage 4_Main Outlet Acid Gas Regen Bttms Condenser Full Reflux, Reflux Ratio: 1.5 Number of Stages N = 18 Energy Condenser Cond Q Reboiler Reb Q Pressure, psia Pcondenser 27.56 Preboiler 31.91 DeltaPcond 2.176 23 Efficiencies CO2 : 0.15 H2S : 0.8 Temperature, oF Tray 1: 210 Reboiler: 260 24 Add Regenerator Add new Specs Name Cond Temp Stage Condenser Spec Value 122.0oF 25 Name Duty Energy Stream Reb Q Spec Value 1.2e7 Btu/hr Active 2 new Spec → RUN Column Regenerator 26 HeatExchanger thay thế Heater Name L/R HEX Inlet Tube Side Rich to L/R Shell Side Regen Bttms Outlet Tube Side Rengen Feed Shell Side Lean to L/R Heat Exchanger Model Weighted DeltaP, psia Tube: 10.15 Shell: 10.15 27 Heat Exchanger L/R HEX 28 Khởi tạo dòng Makeup H2O Name Makeup H2O Temperature, oF 68.00 Mole Fraction 1.0 H2O 29 Add Mixer MIX-100 Name MIX-100 Inlet Lean to L/R Makeup H2O Outlet DEA to Cool 43.0 m3/hr Automatic Pressure Assignment Equalize All 30 Add Cooler Name Cooler Inlet DEA to cool Oulet DEA to Pump Energy Cooler Q DeltaP, psia 5.076 31 Add Pump P-100 Name P-100 Inlet DEA to Pump Outlet DEA to Recycle T = 95 F Energy Pump Q Adiabatic Efficiency 75.00 % 32 Add Recycle RCY-1 Name RCY-1 Inlet DEA to Recycle Outlet DEA to Contactor 33 Add SET-1 Name SET – 1 Target Variable Pressure of DEA to Recycle Source Object Gas to Contactor Parameter Multiplier: 1.000 Offset (psia): -5.0763 34 PFD Sweetening 35 Trình tự tiến hành  Save case với tên là Sweetening.hsc Từ Simulation menu Chọn Main Property  Bấm vào phím Convert to Template  Bấm vào Yes để chuyển case sang Template  Bấm vào No để trả lời câu hỏi “Do you want to save the simulation case?”  Save Template với tên là Sweetening.tpl Convert to Template 36 Export & Import Mở Case Sweetening.hsc → Export Component List → Export stream Sour Gas Mở New Case → Import Component List → Sửa Component List → Add FP: PR EOS → Enter Simulation Environment → Import stream Sour Gas 37 Export Component List 38 Export stream SourGas Bấm chuột phải vào dòng SourGas trong case Sweetening Thực hiện như hình bên 39 Import Component List New Case  Đến Component List đã Export ở trên 40 Sửa Component List 41 Fluid Pkgs Enter to Simulation Environment 42 Import Stream SourGas Simulation Environment → Bấm chuột phải Làm như hình bên Đến thư mục lưu dòng SourGas vừa Export ở trên 43 Đổi Hệ nhiệt động 44 Add Template Sweetening Add Template: bấm phím F4 → chọn Process Templates → Read an Existing Template Connections tab → chọn các dòng tương ứng trong môi trường chính và môi trường con 45 Add Template Sweetening 46 Thiết bị làm lạnh sơ bộ E-100 Name E-100 Inlet Sweet Gas Outlet E100-Out T = 50.0oF Energy Q- E100 Delta P, psi 10.0 Fruid Pkgs Basis-1 47 Thiết bị làm lạnh sơ bộ E-100 48 Name E - 101 Inlet E100-Out Outlet ColdGas T = - 40oC P = 900 psia Energy Q-E101 49 Thiết bị làm lạnh sâu E-101 Thiết bị làm lạnh sâu E-101 50 LNG: Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều dòng Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm có gân Trong Design tab → Connecton page: Nhập các dòng nóng và lạnh Áp suất dòng ra: 20 psia 51 Thiết bị trao đổi nhiệt LNG 52 Thiết bị trao đổi nhiệt LNG Chu trình lạnh tác nhân CH4 Name Methane Temperature, oF 77.0 Pressure, psia 300.0 Mole Flow, lbmole/hr 210.0 Fluid Package Basis - 1 Composition Mole Fraction C1: 0.9999 C2: 0.0001 53 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Name Compressor-1 Inlet Methane Outlet Comp-1-Out P = 600 psia Energy Com-1-HP Fruid Package Basis-1 54 Chu trình lạnh tác nhân CH4 55 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Name Cooler – 1 Inlet Comp-1-Out Outlet Cooler-1-Out T = 100oF Energy Cooler-1-Q Fruid Package Basis-1 Delta P, psia 20.0 56 57 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Name Compressor-2 Inlet Cooler-1-Out Outlet Comp-2-Out P = 1200 psia Energy Comp-2-HP Fruid Package Basis-1 58 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Name Cooler-2 Inlet Comp-2-Out Outlet Cooler-2-Out T = 90 oF P = 1185 psia Energy Cooler-2-Q Fruid Package Basis-1 59 Name Expander-1 Inlet In Expander-1 to = 20oF P = 995 psia Outlet Out Expander-1 T = - 199oF Energy Q-Expander1 Fruid Package Basis-1 60 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Chu trình lạnh tác nhân CH4 Dòng vào In: T = 20oF, P = 995 psia Dòng ra Out: T = - 199oF 61 Chu trình lạnh tác nhân N2 Name Nitrogen Temperature, oF 60.0 Pressure, psia 400.0 Molar Flow, lbmole/hr 250.0 Fruid Package Basis – 1 Mole Fraction 100% N2 62 Add Compressor-1’: 63 Chu trình lạnh tác nhân N2 Name Compressor-1’ Inlet Nitrogen Outlet Comp-1’-out P = 800 psia Energy Comp-1’-HP Add Cooler-1’ 64 Chu trình lạnh tác nhân N2 Name Cooler-1’ Inlet Comp-1’-Out Outlet Cooler-1’-Out T = -30 oF P = 790 psia Energy Cooler-1’-Q Add Compressor – 2’: 65 Chu trình làm lạnh tác nhân N2 Name Compressor – 2’ Inlet Cooler-1’-Out Outlet Comp-2’-Out P = 1200 psia; Energy Comp-2’-HP Add Cooler – 2’: 66 Chu trình làm lạnh tác nhân N2 Name Cooler – 2’ Inlet Comp-2’-Out Outlet Cooler-2’-Out T = 90 oF P = 1185 psia Energy Cooler-2’-Q Name Expander – 2 Inlet In Expander-2 T = -130.0 oF; Outlet Out Expander-2 T = -260.0 oF; P = 200.0 psia; Energy Q-Expander2 67 Chu trình làm lạnh tác nhân N2 Add Expander - 2 Chu trình lạnh tác nhân N2 68 PFD 69 Tính chất dòng LNG 70 Phase Envelope Tool/Utilities (hoặc Ctr+U), add Envelope Utility Design/Connections → Select Stream/Sour Gas 71 Phase Envelope 72