SIMULAZIONE
tecnica
Giugno 2012
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Automazione e Strumentazione
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dati e l’approccio utilizzati, ed il risultato
della verifica del modello con il bilancio
concordato.
In seguito all’aggiornamento del modello
con i commenti del cliente ed eventuali
nuovi dati, si procede con la preparazione
degli scenari da eseguire, definendone la
durata e le modalità di svolgimento. L’ese-
cuzione degli scenari e la preparazione dei
dati in forma grafica permettono di facili-
tare l’analisi degli stessi e sono alla base
dei singoli report che, inoltre, includono
le osservazioni, le conclusioni e possibili
raccomandazioni.
Il documento definitivo è costituito dal
report finale comprensivo di tutti gli sce-
nari eseguiti e dei suggerimenti finali.
Descrizione del processo
di produzione del GNL
Il gas naturale alimentato all’impian-
to viene compresso nel “Feed Gas
Compressor”ed inviato all’unità di rimo-
zione del mercurio. Il gas è poi trattato in
un assorbitore di gas acidi
per rimuovere CO
2
ed H
2
S,
se presenti. Il gas viene
quindi disidratato attraver-
so letti a setacci molecolari
e poi inviato all’unità di re-
cupero dei liquidi associati
al gas naturale per rimuove-
re i componenti idrocarbu-
rici più pesanti del butano,
che solidificherebbero nel-
le successive apparecchia-
ture criogeniche. Il raffred-
damento richiesto dal trat-
tamento è fornito da un ciclo di refrigera-
zione a propano.
Il gas naturale trattato è compresso nel “Re-
sidue Gas Compressor” e raffreddato con
propano in scambiatori di tipo Kettle. Suc-
cessivamente, viene inviato al “Main Cryo-
genic Heat Exchanger (MCHE)”, dove è li-
quefatto attraverso lo scambio termico con
un “Mixed Refrigerant (MR)”.
Il GNL così prodotto è prima inviato al-
le sezioni di recupero dell’elio e di strip-
paggio dell’azoto e poi ai serbatoi di stoc-
caggio.
Il “Boil Off Gas (BOG)”che arriva dallo
stoccaggio è ricompresso ed inviato al si-
stema di gas combustibile. Il gas prove-
niente dalle sezioni di recupero dell’elio e
di strippaggio dell’azoto è compresso nel-
l’”End Flash Gas Compressor (EFGC)” ed
inviato anch’esso al sistema di
gas combustibile.
I seguenti compressori so-
no stati considerati nello sco-
po della simulazione dinamica:
“Feed Gas Compressor”, “Re-
sidue Gas Compressor”, “Tur-
bo-Expander”, “Auxiliary Pro-
pane Compressor”, “Refrige-
rant (C3/MR) Compressors”,
“End-Flash Gas Compressors”
e “Boil-Off Gas Compressors”.
I risultati dello studio
in alcuni casi significativi
Partenza del feed gas compressor
Il gas naturale è inviato al recipiente in
aspirazione al “Feed Gas Compressor” per
rimuovere eventuali liquidi. Il vapore è poi
diretto al compressore; il gas compresso
è poi inviato ad altre unità di trattamento.
Uno schema semplificato è mostrato nella
υ
figura 1
.
Durante l’avviamento dell’im-
pianto, il compressore pressu-
rizza tutte le unità a valle, sino
al “residue gas compressor”.
Il volume delle unità a valle è
molto grande (circa 3.000 m
3
). La
simulazione ha dimostrato che,
durante l’avviamento, quando
la pressione delle unità a valle
è bassa, il compressore lavore-
rebbe in una regione di “stone-
wall” sino a quando i sistemi
downstream non sono pressu-
rizzati, come mostrato nella
υ
figura 2
(linea rossa).
Per evitare di operare il compressore con
alte portate, si è deciso di isolarlo dalle
unità a valle durante l’avviamento. È
stato deciso di utilizzare un bypass della
valvola di blocco sulla mandata del com-
pressore, in modo da regolare la pressuriz-
zazione dei sistemi a valle. I risultati sono
mostrati nella
υ
figura 2
(linea blu). In
questo caso è stato permesso al control-
lore anti-pompaggio di operare durante
l’incremento della velocità del compres-
sore da quella minima a quella operativa.
End flash gas compressor: trip del motore
Quasi l’85% del gas combustibile di
GNL-3Z è composto dall’end-flash gas
che arriva dalla testa delle colonne di recu-
pero dell’elio e di strippaggio dell’azoto.
La miscela dei due gas viene compressa a
circa 32 bara in due treni di compressione,
ognuno dei quali è composto da tre stadi.
Uno schema semplificato è mostrato nella
υ
figura 3
.
Sono state approfonditamente studiate le
performance del sistema di anti-pompag-
gio durante l’arresto (trip del motore). Il
punto operativo del primo stadio di com-
pressione entrava nella zona di pompaggio
dopo il trip (
υ
figura 4
, linea blu). Per
Figura 1 - Schema semplificato del Feed Gas Compressor
Figura 2 - Comportamento del Feed Gas
Compressor durante l’avviamento
Figura 3 - Schema semplificato dell’End Flash Gas Compressor
