Công nghệ sản xuất LNG: 2 chu trình lạnh độc lập

Công nghệ sản xuất LNG2 chu trình lạnh độc lậpNội dungLàm ngọt khí bằng DEAConvert to TemplateExport and Import: Component List, StreamMô phỏng quá trình sản xuất LNG sử dụng 2 chu trình lạnh độc lập với tác nhân là metan và nitơTrao đổi nhiệt ngược chiều2Main-Flowsheet 3Sub-Flowsheet Sweetening4Chu trình lạnh5Sweetening CaseHệ đơn vị: FieldChọn 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 chuaCấu tử cho 2 hệ nhiệt động gồm: N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, n-C6, DEA, H2O6Sweetening Case7Sweetening Case8Sweetening CaseSweetening Case → Convert to TemplateƯu điểm khi sử dụng Template:Liên kết một vài case với nhauCó thể sử dụng các hệ nhiệt động khác với hệ nhiệt động trong case chínhThuận tiện khi mô phỏng một nhà máy lớn, việc chuyển thành các case nhỏ sẽ dễ dàng thực hiệnCó thể làm một lần và sử dụng nhiều lần cho các case khác nữa9Khai báo dòng nguyên liệuName SourGasTemperature, oF 77.00Pressure, psia1000.00Mole Flow, lbmole/hr104.00Fluid PkgBasis-2 (Amine Pkg)10Thiết lập dòng nguyên liệuComponent MoleFractionComponent MoleFractionC186.92n-C50.12C23.93n-C60.18C30.93N20.16i-C40.26CO24.13n-C40.29H2S1.72i-C50.14H2O1.2211Thiết lập dòng nguyên liệu12Name DEA to ContactorTemperature, oF95.0Pressure, psia995.0Liq Vol Flow, m3/hr43.0Fluid FkgBasis-2 (Amine Pkg)13Thiết lập dòng AmineComponent Mass FractionDEA0.28H2O0.7214Thiết lập dòng AmineName Separator Inlet Sour GasOutlet Gas to ContactorLiq Sep15Thiết lập tháp tách hai phaThiết lập tháp tách hai pha16Name DEA ContactorInlet Top: DEA to ContactorBottom: Gas to ContactorOutlet Ovhd: Sweet GasBottom: RichDEANumber StagesN = 20 Stages17Thiết lập tháp hấp thụThông số của thápGiá trịPressure, psiaP đỉnh = 995.0P đáy = 1000.0Temperature, oFTđỉnh = 100.0Tđáy = 160.018Thiết lập tháp hấp thụThiết lập tháp hấp thụ19Add Valve VLV – 100 Name VLV – 100 Inlet Rich DEAOutlet DEA to Flash TK P = 89.92 psia20Add Separator Flash TKName Flash TKInlet DEA to Flash TKOutlet Flash VapRich to L/R21Add Heater L/R HEXNameL/R HEXInlet Rich to L/ROutlet Regen Feed T = 203.0oFEnergy Q-L/RDeltaP, psia10.1522Add RegeneratorName Regenerator Inlet Regen Feed, inlet Stage 4_MainOutlet Acid GasRegen BttmsCondenser Full Reflux, Reflux Ratio: 1.5Number of StagesN = 18Energy Condenser Cond QReboiler Reb QPressure, psiaPcondenser27.56Preboiler 31.91DeltaPcond2.17623Efficiencies CO2 : 0.15H2S : 0.8Temperature, oFTray 1: 210Reboiler: 26024Add RegeneratorAdd new SpecsName Cond TempStageCondenser Spec Value122.0oF25Name Duty Energy StreamReb QSpec Value1.2e7 Btu/hrActive 2 new Spec → RUN ColumnRegenerator 26HeatExchanger thay thế HeaterName L/R HEXInlet Tube SideRich to L/RShell SideRegen BttmsOutlet Tube SideRengen FeedShell SideLean to L/RHeat Exchanger ModelWeightedDeltaP, psiaTube: 10.15Shell: 10.1527Heat Exchanger L/R HEX28Khởi tạo dòng Makeup H2OName Makeup H2OTemperature, oF68.00Mole Fraction1.0 H2O29Add Mixer MIX-100 Name MIX-100 Inlet Lean to L/RMakeup H2OOutlet DEA to Cool 43.0 m3/hrAutomatic Pressure AssignmentEqualize All30Add CoolerName Cooler Inlet DEA to coolOulet DEA to PumpEnergy Cooler QDeltaP, psia5.07631Add Pump P-100 Name P-100 Inlet DEA to PumpOutlet DEA to Recycle T = 95 FEnergy Pump QAdiabatic Efficiency75.00 %32Add Recycle RCY-1 Name RCY-1 Inlet DEA to RecycleOutlet DEA to Contactor33Add SET-1 Name SET – 1 Target VariablePressure of DEA to RecycleSource ObjectGas to ContactorParameterMultiplier: 1.000Offset (psia): -5.076334PFD Sweetening35Trình tự tiến hành Save case với tên là Sweetening.hscTừ 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.tplConvert to Template36Export & ImportMở Case Sweetening.hsc Export Component List Export stream Sour GasMở New Case Import Component List Sửa Component List Add FP: PR EOS Enter Simulation Environment Import stream Sour Gas37Export Component List38Export stream SourGasBấm chuột phải vào dòng SourGas trong case SweeteningThực hiện như hình bên39Import Component ListNew Case  Đến Component List đã Export ở trên 40Sửa Component List41Fluid Pkgs Enter to Simulation Environment42Import Stream SourGasSimulation Environment → Bấm chuột phải Làm như hình bênĐến thư mục lưu dòng SourGas vừa Export ở trên43Đổi Hệ nhiệt động 44Add Template SweeteningAdd Template: bấm phím F4 → chọn Process Templates → Read an Existing TemplateConnections tab → chọn các dòng tương ứng trong môi trường chính và môi trường con 45Add Template Sweetening46Thiết bị làm lạnh sơ bộ E-100NameE-100InletSweet GasOutletE100-OutT = 50.0oFEnergyQ- E100Delta P, psi10.0Fruid PkgsBasis-147Thiết bị làm lạnh sơ bộ E-10048Name E - 101Inlet E100-OutOutlet ColdGas T = - 40oC P = 900 psiaEnergy Q-E10149Thiết bị làm lạnh sâu E-101Thiết bị làm lạnh sâu E-10150LNG: Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều dòng Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm có gânTrong Design tab → Connecton page: Nhập các dòng nóng và lạnhÁp suất dòng ra: 20 psia51Thiết bị trao đổi nhiệt LNG52Thiết bị trao đổi nhiệt LNGChu trình lạnh tác nhân CH4Name Methane Temperature, oF77.0Pressure, psia300.0Mole Flow, lbmole/hr210.0Fluid PackageBasis - 1Composition Mole FractionC1: 0.9999C2: 0.000153Chu trình lạnh tác nhân CH4Name Compressor-1Inlet Methane Outlet Comp-1-Out P = 600 psiaEnergy Com-1-HPFruid PackageBasis-154Chu trình lạnh tác nhân CH455Chu trình lạnh tác nhân CH4Name Cooler – 1 Inlet Comp-1-OutOutlet Cooler-1-Out T = 100oFEnergy Cooler-1-QFruid PackageBasis-1Delta P, psia20.05657Chu trình lạnh tác nhân CH4Chu trình lạnh tác nhân CH4Name Compressor-2 Inlet Cooler-1-OutOutlet Comp-2-Out P = 1200 psiaEnergy Comp-2-HPFruid PackageBasis-1 58Chu trình lạnh tác nhân CH4Name Cooler-2 Inlet Comp-2-OutOutletCooler-2-Out T = 90 oF P = 1185 psiaEnergy Cooler-2-QFruid PackageBasis-1 59Name Expander-1 Inlet In Expander-1 to = 20oF P = 995 psiaOutlet Out Expander-1 T = - 199oFEnergy Q-Expander1Fruid PackageBasis-1 60Chu trình lạnh tác nhân CH4Chu trình lạnh tác nhân CH4Dòng vào In: T = 20oF, P = 995 psiaDòng ra Out: T = - 199oF61Chu trình lạnh tác nhân N2Name NitrogenTemperature, oF60.0Pressure, psia400.0Molar Flow, lbmole/hr250.0Fruid PackageBasis – 1 Mole Fraction100% N262Add Compressor-1’: 63Chu trình lạnh tác nhân N2Name Compressor-1’ Inlet Nitrogen Outlet Comp-1’-out P = 800 psiaEnergy Comp-1’-HPAdd Cooler-1’64Chu trình lạnh tác nhân N2Name Cooler-1’Inlet Comp-1’-OutOutlet Cooler-1’-OutT = -30 oF P = 790 psiaEnergy Cooler-1’-QAdd Compressor – 2’:65Chu trình làm lạnh tác nhân N2Name Compressor – 2’Inlet Cooler-1’-OutOutlet Comp-2’-Out P = 1200 psia;Energy Comp-2’-HPAdd Cooler – 2’:66Chu trình làm lạnh tác nhân N2Name Cooler – 2’Inlet Comp-2’-OutOutletCooler-2’-OutT = 90 oFP = 1185 psiaEnergy Cooler-2’-QName Expander – 2Inlet In Expander-2 T = -130.0 oF;Outlet Out Expander-2 T = -260.0 oF; P = 200.0 psia; Energy Q-Expander267Chu trình làm lạnh tác nhân N2Add Expander - 2Chu trình lạnh tác nhân N268PFD 69Tính chất dòng LNG70Phase EnvelopeTool/Utilities (hoặc Ctr+U), add Envelope UtilityDesign/Connections → Select Stream/Sour Gas71Phase Envelope72Câu hỏi và Bài tập Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng CO2 và H2S đến công đoạn làm ngọt khí Tại sao phải dùng tác nhân lạnh là metan và nito? Có thể thay thế bằng các tác nhân lạnh khác được không? Tại sao? Xác định cân bằng pha, hệ số nén, khối lượng riêng, của hỗn hợp khí nguyên liệu trước và sau khi làm ngọt. Có gì khác nhau, tại sao? Xác định nhiệt trị của hỗn hợp khí Tính cân bằng vật liệu và cân bằng năng lượng của toàn quá trình73