Mô phỏng công nghệ hóa học và dầu khí - Cng trạm hiệp phước 50 triệu m3 /năm sử dụng pipe segment

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội CNG Trạm Hiệp Phước 50 triệu m3 /năm Sử dụng Pipe Segment CNG Hiệp Phước Tính toán kích thước đường ống phù hợp cho mỗi cụm Lựa chọn:  Máy nén  Valve Sử dụng Pipe Segment để mô phỏng hệ thống:  Cum đo đếm khí đầu vào  Cụm máy nén khí CNG  Cụm dẫn CNG ra họng nạp 2 Tính kích thước đường ống Theo tiêu chuẩn ASME B31.8 vận tốc lưu chất đi trong ống lớn nhất là 30.5 m/s Theo tiêu chuẩn NORSOK, tổn thất áp suất cho phép qua 100m ống:  Đối với lưu chất có P < 35 barg → Delta P = 0.11 bar  Đối với lưu chất có P> 138 barg → Delta P = P/500 3 Tính kích thước đường ống Tính vận tốc khí Vận tốc trung bình lớn nhất qua ống phụ thuộc lưu lượng lớn nhất và khối lượng riêng lớn nhất của khí: 𝑉 = 4×𝜌×𝑄 𝜋×𝑑2 Trong đó: V - Vận tốc khí trung bình, m/s ρ - Tỷ trọng, kg/ m3 d - Đường kính trong ống, m Q - Lưu lượng, kg/s 4 Tính kích thước đường ống Tính toán độ giảm áp  Độ giảm áp lớn nhất qua ống gây ra bởi lưu lượng lớn nhất và tại khối lượng riêng lớn nhất của khí.  Công thức Darcy để tính độ giảm trên 1 đơn vị chiều dài đường ống như sau: 𝛥𝑃100 = 𝑊2 𝜌 × 62530 × 100 × 𝑓 𝑑5 Trong đó: f - Hệ số ma sát W - Lưu lượng khối lượng, kg/h d - Đường kính trong, mm ρ - Tỷ trọng, kg/m3 5 Lựa chọn máy nén Loại máy nén: Pittiong đa cấp (3 cấp) Công suất: 1800 Sm3/h/1 máy Số lượng máy nén: 4 máy ( 3làm việc, 1 dự phòng) Áp suất đầu vào: 14 20 barg Áp suất đầu ra: 250 barg Nhiệt độ đầu vào: -10 65°C Công suất điện: 250 KW 6 Lựa chọn van Lựa chọn van an toàn theo các tiêu chuẩn:  APIRP 520: sizing, selection, and Installation of Pressure- Relieving Devices in Refineries  APIRP 521: Guide for Pressure – Relieving Depressuring Systems  API Std 526: Flanged Steel Pressure Relief Vales Lựa chọn van điều áp theo các tiêu chuẩn:  ISA-S75.01: Flow Equation for Sizing Control Valve  Gas Conditioning & Processing Book  Engineering Data Book 7 PFD Công nghệ CNG 8  FP: Peng-Robinson  Components: CO2, N2, C1- C6, Benzen, Cyclohexan, C7, Toluen, S-Rhombic, H2S Hệ nhiệt động PR 9 Tên dòng Gas In Nhiệt độ (C) 25 Áp suất (bar) 23 Molar Flow (m3/h) 7200 10 Nguyên liệu Component Molefraction Component Molefraction CO2 0.0188 n-C5 0.0012 Nitơ 0.0034 n-C6 0.0023 C1 0.8943 Benzen 0.0001 C2 0.0426 Cyclohexan 0.0001 C3 0.0238 n-C7 0.0001 i-C4 0.0058 Toluen 0.0001 n-C4 0.0054 S-Rhombic 0 i-C5 0.002 H2S 0 Nguyên liệu 11 Nguyên liệu 12 Cụm dẫn khí đầu vào 2 đường ống 6 inch Sử dụng Pipe Segment để mô phỏng Chọn Pipe Segment từ Object Palette 13 Cụm dẫn khí đầu vào 14 Cụm dẫn khí đầu vào Rating tab  Append Segment  View Segment Pipe Schedule chọn Schedule 40 Available Nominal Diameter: 152.4 mm (6”) Bấm phím Specify để kết thúc 15 Cụm dẫn khí đầu vào 16  Rating tab  Append Segment  View Segment Schedule 40 Nominal Diameter: 152.4 mm (6”) Specify Cụm dẫn khí đầu vào Rating tab → Sizing → Nhập chiều dài ống 20m 17 Cụm dẫn khí đầu vào Ambient temperature (C) 30 Insulation Type User Specified Thermal Conductivity (w/m-K) 0.1 Thickness (mm) 0.1 Ambient Medium Air Velocity (m/s) 2.134 18 Rating tab → Heat Tranfer Check Include Insulation Cụm dẫn khí đầu vào Rating tab → Heat Tranfer 19 Add Valve VLV-100 Delta P = 50 KPa 20 Cụm dẫn khí đầu vào Đường ống 6 inch sau đó nhập tương tự Chiều dài của đoạn ống: 50m 21 Add Valve VLV-101 22 P out = 20 bar Add TEE-100 23 Add TEE-100 4 dòng có tỷ lệ như nhau: 0.25 24 Cụm nén khí CNG 25 Cụm nén khí CNG 4 nhánh của đường ống nén khí có thông số công nghệ hoàn toàn như nhau Nhập thông số cho 1 nhánh → 3 nhánh sau hoàn toàn tương tự Trên một nhánh có 5 thiết bị:  Van an toàn  Máy nén khí  Cooler  Đường ống  TEE 26 Add Valve V-102 27 Delta P = 0 kPa Add máy nén khí K-100 28 P out = 251 bar Add Cooler E-100 Nhiệt độ của dòng khí sau khi nén là: 271oC → cần làm mát dòng khí 29 Nhiệt độ dòng: 45 C Áp suất: 251 Bar 30 Add Cooler E-100 31 Add Cooler E-100 Delta P = 0 Cụm nén khí CNG Hệ thống 4 đường ống sau máy nén khí Chiều dài mỗi nhánh 50 m Đường kính ống 2 inch 32 Cụm nén khí CNG 33 Cụm nén khí CNG Rating tab  Append Segment  View Segment Pipe Schedule: Schedule 160 Đường kính ống 2 inch → Available Nominal Diameter: 50.8 mm (2”) Bấm phím Specify để kết thúc 34 Cụm nén khí CNG 35 Cụm nén khí CNG Ratinh tab → Sizing: Chiều dài 50m 36 Cụm nén khí CNG Ratinh tab → Heat tranfer page 37 38 Add TEE-101 Parameter tab → Splits 39 Add TEE-101 Cụm nén khí CNG Kết thúc nhánh thứ nhất Làm tương tự với các nhánh còn lại 40 Cụm dẫn CNG tới Trailler 41 Cụm dẫn CNG tới Trailler  Có 5 họng nạp CNG cho Trailler:  4 nhánh trước Mixer  1 nhánh sau Mixer  Chiều dài mỗi nhánh: 20m  Đường kính ống dẫn: 1,5 inch 42 Cụm dẫn CNG tới Trailler 43 Cụm dẫn CNG tới Trailler Rating tab  Append Segment  View Segment Pipe Schedule: Schedule 160 Available Nominal Diameter: 38.1 mm (1.5”) Bấm phím Specify để kết thúc 44 Cụm dẫn CNG tới Trailler 45 Cụm dẫn CNG tới Trailler Rating tab → Sizing: Chiều dài 20 m 46 Cụm dẫn CNG tới Trailler Rating tab → Heat Transfer page 47 Kết thúc mô phỏng 4 nhánh xuất sản phẩm 48 Add Mixer MIX-100 Cụm dẫn CNG tới Trailler Nhánh thứ 5 sau MIX-100 Tương tự 4 nhánh trước MIX-100 49 PFD Công nghệ CNG 50