Моделирование рабочих процессов с помощью программы "Hysys"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Кафедра оборудования нефтегазопереработки

Курсовая работа

Моделирование рабочих процессов с помощью программы «Hysys»

Выполнил:

Студент группы: МТМ-14-1.07

Припахайло А. В.

Руководитель проекта:

доцент, к.т.н.

Андриканис В.В.

Содержание

1. Исходные данные

2. Описание технологической схемы узла глубокого охлаждения и сепарации газового сырья

3. Описание технологической схемы узла выделения метана

4. Материальные балансы системы и колонны выделения метана

5. Тепловые балансы системы и колонны выделения метана

6. Концентрации компонентов жидкой и паровой фаз по высоте аппарата

7. Компонентный состав входящих и выходящих потоков

8. Характеристика потоков на каждой тарелке

Исходные данные

Источник сырья: Карачанакское нефтегазоконденсатное месторождение

Мощность установки по сырью: 5 000 000 т/год.

Требования к товарным продуктам:

Блок разделения природного газа состоит из узлов:

1. Глубокого охлаждения и сепарации газового сырья.

2. Выделения метана.

3. Выделения этанового сырья.

4. Выделения пропана.

5. Выделения бутанов и углеводородного конденсата.

Блок глубокого охлаждения, сепарации газового сырья и выделения метана, смоделированный в программе HYSYS.

Технологическая схема узлов глубокого охлаждения, сепарации газового сырья и выделения метана

2. Описание технологической схемы узла глубокого охлаждения и сепарации газового сырья

Природный газ с температурой 20-22°С поступает для охлаждения в трубное пространство теплообменника ЕА-1803. В холодильнике газ охлаждается до температуры не ниже 2°С пропановым хладоагентом с изотермой минус 2°С. Температура на выходе природного газа из теплообменника поддерживается уровнем хладагента в холодильнике.

Контроль значения температуры подаваемого потока природного газа в проход “D” холодильной камеры осуществляется термопарой TI-18075.

При охлаждении природного газа происходит конденсация незначительного количества тяжёлых углеводородов.

Природный газ из ЕА-1803 поступает для дальнейшего охлаждения в проходы “D” холодильных камер РА-1801 №1 и №2. Охлаждение природного газа в проходе “D” холодильной камеры до значения минус 36 ч минус 48°Сосуществляется за счёт теплообмена с обратными технологическими потоками метановой фракции (проход “А”) и этана (проход “В”).

На выходе из холодильной камеры природный газ с частично сконденсированными углеводородами (С3+выше), направляется для дальнейшего охлаждения в межтрубное пространство теплообменника ЕА-1806, который является боковым ребойлером деметанизатора DA-1801. В теплообменнике происходит охлаждение двухфазного потока природного газа до температуры не ниже минус 60°С продуктом с 15 тарелки деметанизатора DA-1801. Для контроля температуры потока природного газа на входе и выходе в теплообменник ЕА-1806 установлены термопары TI-18018 и TI-18019.

Двухфазный поток природного газа после охлаждения в теплообменнике ЕА-1806 направляется в сепаратор FA-1802,где происходит отделение жидкой фазы от потока газа.

Рабочее давление в сепараторе поддерживается в интервале 3390ч3450 кПа контроллером РС-18002 путём регулирования потока клапаном PV-18002.

Контроль давления в сепараторе осуществляется по манометру PG-18052.

В верхней части сепаратора установлен коагулятор для предотвращения уноса капельный жидкости с потоком газа.

Для контроля температуры газовой фазы на выходе потока из сепаратора установлена термопара TI-18023.

Основной объём природного газа в виде газовой фазы (СН4, С2Н6, N2) из верхней части сепаратора с температурой не ниже минус 60°С подаётся для дальнейшего охлаждения в проходы “Е” холодильных камер РА-1801 №1 и №2. Охлаждение природного газа в холодильной камере до значения минус 81 ч минус 82,5°Сосуществляется за счёт теплообмена с обратным технологическим потоком метановой фракции (проход “А”).

Температура газовой фазы после холодильной камеры контролируется термопаройTI-18024 установленной на выходе потока из прохода “Е”.

Из холодильной камеры двухфазный поток газа направляется в качестве верхнего питания на 11-ю тарелку деметанизатора DA-1801.

Отделившиеся в сепараторе жидкие углеводороды (С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5+) подаютсятся в качестве нижнего питания на 28-ю тарелку деметанизатора. Уровень в сепараторе контролируется регулятором LC-18004. и по месту уровнемером LG-18052.

Расход подаваемого питания поддерживается контролером FC-18001 с коррекцией по уровню жидкости в сепараторе LC-18004. Регулирование расхода осуществляется клапаном FV-18001.

Контроль температуры подаваемой жидкой фазы в деметанизатор осуществляется термопарой TI-18044.

Для периодического контроля за составом подаваемого “нижнего” питания в деметанизатор на линии выхода из сепаратора установлена точка отбора пробы S-1802.

3. Описание технологической схемы узла выделения метана

Природный газ подаётся в блок выделения метана двумя потоками в качестве питания деметанизатора DA-1801.

Деметанизатор DA-1801 содержит 38 клапанных тарелок, которые фракционируют сырье с целью получения верхнего погона с содержанием этана менее 0.17% мол. и кубового остатка с содержанием метана менее 0.29% мол.

Питание в колонну подается двумя потоками:

- двухфазный поток, состоящий в основном из метана (СН4), примесей этана (С2Н6) и азота, с температурой минус 81 ч минус 82,5°С подаётся на 11-ю тарелку;

- двухфазный поток смеси углеводородов (СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5+) с температурой не ниже минус 60°С подаётся в пространство между 27-ой и 28-ой тарелками.

Раздельная система ввода питания позволяет уменьшить нагрузку на кубовый ребойлер.

Температура по высоте колонны DA-1801 контролируется термопарами:

- TI-18014 замеряет температуру на тарелке ввода верхнего питания в колонну;

- TI-18015 замеряет температуру на 22-ой тарелке (возврат потока из бокового ребойлера ЕА-1806);

- TI-18020 замеряет температуру на тарелке ввода нижнего питания в колонну:

- TI- 18030 замеряет температуру на 33-ой (контрольной) тарелке колонны.

Верхний погон колонны, состоящий из метана с примесью азота и этана (метановая фракция), с температурой минус 93 ч минус 94°С подаётся в трубное пространство конденсатора ЕА-1807 (конденсатор верхнего погона деметанизатора). Температура потока метановой фракции с верха деметанизатора контролируется термопарой TI-18017.

В конденсаторе происходит охлаждение и конденсация части метановой фракции за счёт теплообмена с этиленовым хладоагентом с изотермой минус 101°С. Из конденсатора двухфазный поток с температурой минус 94 ч минус95°С, поступает в рефлюксную ёмкость (сепаратор) FA-1803.

В сепараторе происходит отделение сконденсированного метана (жидкости) от газовой фазы.

Уровень в сепараторе регулируется контроллером LC-18003 путём изменения объёма подаваемого хладагента в конденсатор ЕА-1807. Уровень в сепараторе замеряется по месту уровнемером LG-18057A/B/C.

Давление в сепараторе замеряется по месту манометром PG-18062.

Отделившаяся в сепараторе жидкость (жидкий метан) подаётся на всас насоса GA-1801,S.

Давление в трубопроводе нагнетания насосов замеряется по месту манометрами PG-18063 и PG-18064.

Из насоса жидкий метан подаётся:

- в виде орошения в верхнюю часть колонны DA-1801;

- как хладагент (сконденсированный метан) на установку разделения пирогаза.

Расход орошения, подаваемого на 1-ю тарелку деметанизатора, регулируется контроллером FC-18004 посредством клапана FV-18004. Установка для контроллера задаётся на основе концентрации этана в товарном газе.

Температура подаваемого орошения деметанизатора замеряется термопарой TI-18016.

Регулирование расхода подаваемого хладагента метана осуществляется на установке разделения пирогаза в зависимости от температуры технологических потоков. Количество подаваемого хладагента метана замеряется сумматором FIQ-18008.

Для периодического контроля состава орошения колонны, на трубопроводе выхода кубового продукта из насоса GA-1801,S установлен пробоотборникS-1805.

Газовая фаза (метановая фракция) с температурой минус 94чминус 95°С с верхней части сепаратора подаётся для нагрева в проход “А” холодильной камеры РА-1801 №1 и №2. Количество подаваемой метановой фракции замеряется расходомером FI-18007 с компенсацией по давлению (PI-18016) и температуре (TI-18021).

Нагрев метановой фракции в холодильной камере до температуры не ниже минус 2°С осуществляется за счёт теплообмена с технологическими потоками природного газа, поступающего на разделение (проходы “D” и “Е”).

Из холодильной камеры метановая фракция с температурой не ниже минус 2°С и давлением не выше 3000 кПа поступает в межтрубное пространство теплообменников ЕА-1822А/В. В процессе теплообмена метановая фракция нагревается до температуры 20ч25°С, потоком очищенного природного газа, поступающего на разделение.

Контроль температуры метановой фракции на выходе из прохода “A” холодильной камеры осуществляется термопарой TI-18113.

Температура метановой фракции на выходе из теплообменника, контролируется термопарами TI-18003 и TI-18025.

Для контроля за значением перепада давления метановой фракции в межтрубном пространстве теплообменников ЕА-1822А/В, установлен дифференциальный прибор замера перепада давления PDI-18115.

Поддержание рабочего давления в деметанизаторе DA-1801 осуществляется путём регулирования количества отводимого метана из колонны. Контрольная точка регулирования давления, контроллер РС-18003, установлен в кубе колонны, а клапан PV-18003 - на трубопроводе подачи метановой фракции на компремирование. Давление в кубе поддерживается в интервале 3030 ч 3100 кПа.

Перепад давления по высоте колонны замеряется прибором PDI-18008.

Кубовый продукт, состоящий из смеси углеводородов в жидкой фазе (СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5+), поступает в отгонную секцию кубовой части колонны. Из отгонной секции посредством термосифона смесь углеводородов с температурой 30ч35°С подаётся в трубное пространство кубового ребойлера ЕА-1808.

В ребойлере жидкая фаза нагревается за счёт теплообмена с закалочной водой. Закалочная вода подаётся в межтрубное пространство кубового ребойлера с температурой ~76°С. По мере нагрева кубового продукта в трубном пространстве ребойлера, происходит испарение легкокипящих углеводородов, вызывая уменьшение плотности смеси углеводородов по всей высоте теплообменника. Разница плотностей продуктов в отгонной секции теплообменника и в кубовом ребойлере является движущей силой процесса термосифона.

Регулирование количества подаваемой закалочной воды в межтрубное пространство кубового ребойлера осуществляется клапаном TV-18002, в зависимости от температуры ТС-18002 среды на контрольной (33-ей) тарелке деметанизатора.

Температура куба колонны замеряется термопарой ТI-18009.

По выходу из ребойлера двухфазный поток смеси углеводородов с температурой 40ч44°С подаётся в сборную секцию кубовой части. Из сборной секции газовая фаза поднимается в верхнюю часть колонны, участвуя в процессе массообмена со стекающей в отгонную секцию жидкой фазой.

Для уменьшения нагрузки на кубовый ребойлер часть жидких углеводородов с 15-ой тарелки деметанизатора подаётся в трубное пространство бокового ребойлера ЕА-1806.

В ребойлере часть жидких углеводородов испаряется за счёт теплообмена с потоком более “тёплого” природного газа. Двухфазный поток из ребойлера подаётся на 22-ю тарелку деметанизатора. Температура жидких углеводородов, подаваемых в боковой ребойлер, замеряется термопарой TI-18046.

Количество подаваемой жидкости в ребойлер регулируется контроллером FC-18003 под действием клапана FV-18003.

Жидкая фаза (С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5+) из куба колонны с температурой 40ч44°С отводится в качестве питания на блок выделения этанового сырья.

Уровень куба колонны замеряется контроллером уровня LC-18005. Уровень жидкости в сборной секции замеряется по месту уровнемером LG-18056A/B.

Количество отводимого продукта регулируется контроллером FC-18010 с коррекцией от уровня в кубе колонны LC-18005. Регулирование осуществляется посредством клапана FV-18010, установленного на трубопроводе вывода кубового продукта.

Для периодического контроля за качеством отводимого кубового продукта на отводящем трубопроводе куба колонны установлен пробоотборникS-1804.

Используя встроенный пакет Trysizing , программа разделила колонну на 4 секции : первая с 1 по 10 тарелку -3м ; вторая с 11 по 21 тарелку -4м ; третья с 22 по 36 тарелку , 4м; четвертая , с 37 по 51 тарелку , 4м .

MaxFlooding на каждой секции не превышает 80%.

Так же были рассчитаны параметры с сливных планок для каждой секции : для верхней с диаметром 3м -4м

моделирование рабочий процесс hysys

Исходный состав газа:

4. Материальные балансы системы и колонны выделения метана

Материальный баланс всей системы

Материальный баланс DA1801

5. Тепловые балансы системы и колонны выделения метана

Тепловой баланс всей системы

Тепловой баланс DA1801

6. Концентрации компонентов жидкой и паровой фаз по высоте аппарата

7. Компонентный состав входящих и выходящих потоков

8. Характеристика потоков на каждой тарелке

Технологическая схема узлов глубокого охлаждения, сепарации газового сырья и выделения метана, смоделированная в программе HYSYS

Размещено на Allbest.ru