Đang tải... (xem toàn văn)
KhÝ ®ång hµnh vµ khÝ tù nhiªn khai th¸c tõ lßng ®Êt thêng b·o hoµ h¬i níc, hµm lîng h¬i níc phô thuéc vµo ¸p suÊt, nhiÖt ®é, thµnh phÇn ho¸ häc cña khÝ. Mçi mét gi¸ trÞ nhiÖt ®é, ¸p suÊt sÏ t¬ng øng víi hµm lîng h¬i níc cùc ®¹i cã thÓ cã nhÊt ®Þnh. Hµm lîng Èm t¬ng øng víi h¬i níc b·o hoµ tèi ®a gäi lµ c©n b»ng. ngêi ta ph©n chia ®é Èm cña kh«ng khÝ thµnh ®é Èm t¬ng ®èi vµ tuyÖt ®èi. §é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ lµ khèi lîng h¬i níc cã trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch hoÆc ®¬n vÞ khèi lîng khÝ (®o b»ng gm3 hoÆc gKg khÝ). §é Èm t¬ng ®èi lµ tû lÖ gi÷a khèi lîng h¬i níc cã trong hçn hîp khÝ vµ lîng h¬i níc cùc ®ai cã thÓ cã trong thÓ tÝch khÝ ®· cho díi c¸c ®iÒu kiÖn b·o hoµ (®o b»ng phÇn tr¨m hay phÇn ®¬n vÞ). NÕu gi¶m nhiÖt ®é cña khÝ cã chøa hµm lîng Èm b·o hoµ cùc ®¹i, gi÷ ë ¸p suÊt kh«ng ®æi th× mét phÇn h¬i níc sÏ ngng tô ®îc gäi lµ ®iÓm s¬ng cña khÝ t¹i mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh. Nh»m x¸c ®Þnh hµm lîng Èm c©n b»ng cña khÝ thiªn nhiªn ngêi ta sö dông: Quan hÖ gi÷a ¸p suÊt riªng phÇn vµ thµnh phÇn láng h¬i. Sö dông c¸c ®êng cong thùc nghiÖm phô thuéc cña hµm Èm vµo nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. HiÖu chØnh c¸c ®êng cong trªn khi cã mÆt cña H2S, CO2, N2. Sö dông ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i P V T. Th«ng thêng ngêi ta sö dông c¸c ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc hµm lîng Èm cña khÝ thiªn nhiªn vµo nhiÖt ®é (tû träng cña khÝ so víi kh«ng khÝ lµ 0,6). Khi tû träng cña khÝ lín h¬n 0,6 vµ khi cã c¸c muèi ë trong níc th× hµm lîng Èm suy ra tõ ®å thÞ nµy cÇn ph¶i nh©n t¬ng øng víi hÖ sè C1 (hoÆc C2). Khi tû träng khÝ vµ hµm lîng muèi t¨ng th× lîng Èm trong khÝ sÏ gi¶m (ë nh÷ng ®iÒu kiÖn gÇn gièng nhau). Mét sè yÕu tè kh¸c còng ¶nh hëng ®Õn hµm lîng Èm c©n b»ng trong khÝ nh sù cã mÆt cña propan, c¸c hydrocacbon nÆng: H2S, CO2, N2, sù hiÖn diÖn cña H2S vµ CO2 lµm t¨ng hµm lîng Èm, cßn N2 l¹i lµm gi¶m. V× vËy nÕu trong khi cã mét lîng lín c¸c khÝ hydrocacbon nÆng: CO2, H2S th× lîng Èm tÝnh theo ®å thÞ cã thÓ kh¸c xa so víi thùc tÕ. Khi lîng H2S trong khÝ thÊp h¬n 20% th× gi¸ trÞ hµm lîng Èm c©n b»ng cã thÓ x¸c ®Þnh theo Sherm vµ Kempbel (sai sè cùc ®¹i kh«ng qu¸ 6%). Hµm lîng h¬i níc trong khÝ ®ång hµnh vµ khÝ thiªn nhiªn cÇn ph¶i biÕt v× h¬i níc cã thÓ bÞ ngng tô trong c¸c hÖ thèng c«ng nghÖ sö lý khÝ sau nµy, kÕt qu¶ t¹o c¸c ®iÒu kiÖn h×nh thµnh c¸c hydrat (c¸c chÊt tinh thÓ r¾n) dÔ ®ãng côc chiÕm c¸c kho¶ng kh«ng trong èng dÉn hay c¸c thiÕt bÞ, ph¸ vì ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh thêng ®èi víi c¸c d©y chuyÒn khai th¸c, vËn chuyÓn, chÕ biÕn khÝ. Ngoµi ra sù cã mÆt cña h¬i níc vµ c¸c hîp chÊt chøa lu huúnh (H2S vµ c¸c chÊt kh¸c) sÏ lµ tiÒn ®Ò thóc ®Èy sù ¨n mßn kim lo¹i, lµm gi¶m tuæi thä, thêi gian sö dông cña c¸c thiÕt bÞ, c«ng tr×nh. Ngoµi ra ®iÒu kiÖn h×nh thµnh c¸c hydrat cßn phô thuéc vµo hµm lîng cña muèi v« c¬ trong níc, hµm lîng cña chóng t¨ng sÏ dÉn ®Õn gi¶m nhiÖt ®é b¾t ®Çu t¹o thµnh hydrat. NhiÖt ®é nµy cñng phô thuéc vµo c¸c thµnh phÇn cña khÝ. VÝ dô: NhiÖt ®é b¾t ®Çu t¹o thµnh hydrat cña metan khi cã mÆt propan, H2S vµ CO2 sÏ thÊp h¬n so víi khi v¾ng mÆt nh÷ng chÊt nµy. Nh vËy víi nhòng t¸c h¹i cña hµm lîng h¬i níc trong khÝ nãi ë trªn th× ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò cã h¹i nh vËy ngêi ta ®a ph¬ng ph¸p sÊy kh« khÝ nh»m t¸ch h¬i níc trong khÝ ®Ó ng¨n ngõa sù h×nh thµnh c¸c hydrat, sö dông réng r·i ph¬ng ph¸p øc chÕ lµ ph¬ng ph¸p ®a vµo dßng khÝ c¸c chÊt kh¸c nhau (gäi lµ chÊt øc chÕ) lµm h¹ nhiÖt ®é t¹o thµnh hy®rat nh metanol, glycol... ph¬ng ph¸p sÊy kh« (t¸ch níc) khÝ dùa trªn c¬ së t¸ch níc ra khái khÝ b»ng c¸c chÊt hÊp thô láng hoÆc r¾n. Trong hai ph¬ng ph¸p trªn th× sö dông ph¬ng ph¸p sÊy kh« v× nã dÔ tiÕn hµnh, dÔ thao t¸c, thiÕt bÞ ®¬n gi¶n…(IV 89).
Mc Lc M u Phn I : Tng quan Chơng I: Lý thuyết cơ bản I.1 Khái niệm chung về sấy khí I.1.1 Mục đích của việc sấy khí I.2 Nguyên tắc chung của phơng pháp sấy khô khí I.3 Các phơng pháp sấy khô khí I.3.1 Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp phụ I.3.2 Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp thụ I.4. Phân tích và lựa chọn công I.4.1 Lựa chọn phơng pháp I.4.2 Lựa chọn công nghệ CHƯƠNG II : Hấp thụ - Sấy khô khí bằng dung môi DEG II.1 Một số tính chất hoá lý của dung môi DEG II.2 Cơ sở hóa lý của quá trình II.2.1 Độ hoà tan của khí trong lỏng II.2.2 nh hởng của hàm ẩm II.2.3 Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khí vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG II.2.4 Sự phụ thuộc áp suất hơi bão hoà của dung dịch DEG vào nhiệt độ II.2.5 ảnh hởng của lợng dung môi đến quá trình hấp thụ II.3 Công nghệ sấy khí bằng chất hấp thụ DEG II.3.1 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí bằng DEG II.3.2 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí với sự tái sinh chân không DEG II.3.3 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí bằng DEG với sự bổ sung DEG Phn II: Tính toán thit k Mở đầu Cùng song song và phát triển với những ngành công nghiệp khác thì ngành dầu khí Việt Nam cũng đã phát triển và đang trên đà phát triển mạnh, ngày càng cao hơn với những kỹ thuật - khoa học. Những nhà máy hiện đại ra đời nh nhà máy xử lý khí Dinh Cố, nhà máy xử lý khí đầu tiên của nớc ta đã chính thức đi vào hoạt động từ tháng 12 năm 1998 cung cấp khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG) phục vụ cho công nghiệp và cho dân dụng. Các dự án khí - điện - đạm số 1 ở Vũng Tàu, dự án khí - điện - đạm số 2 ở Cà Mau đã và đang triển khai a v o ho t ng nhằm sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu khí tự nhiên, khí đồng hành của đất nớc. Kỹ thuật khí hoá nhiên liệu lỏng và kỹ thuật chế biến khí thiên nhiên, khí dầu mỏ là những ngành kỹ thuật phát triển mạnh ở những năm gần đây, đặc biệt là sau đại chiến Thế Giới lần thứ 2. Hiện nay hầu hết các nớc công nghiệp tiên tiến trên Thế Giới đã xây dựng hàng nghìn nhà máy công suất lớn để chế biến khí tự nhiên và khí dầu mỏ. Sở dĩ ngành công nghiệp này phát triển mạnh nh vậy vì những nguyên nhân sau: ở nhiều nớc trên Thế Giới đặc biệt là Liên Xô, và một số nớc khác tìm thấy nhiều mỏ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ có trữ lợng lớn nên đó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền giá thành hạ. Sản phẩm thu đợc từ quá trình chế biến khí tự nhiên và dầu mỏ có chất lợng cao nhờ chế độ kỹ thuật ở đây khống chế khá chặt chẽ. Quá trình chế biến khí tự nhiên, khí dầu mỏ đợc tiến hành trong một pha gọi là pha khí nên rất dễ cơ khí hoá và tự động hoá, năng suất lao động cao. Khí dầu mỏ, khí tự nhiên là những nguyên liệu rất quý đẻ sản xuất các hợp chất hữu cơ và một phần các hợp chất vô cơ quan trọng cho nền kinh tế quốc dân và quốc phòng đó là nguồn nguyên liệu quý giá nhất cho tổng hợp hoá học. Sấy khô nhằm để tách nớc là quá trình quan trọng để tách khí, thu đợc khí khô trớc khi đợc chế biến sâu hơn, sấy khí là quá trình đợc sử dụng đầu tiên trong dây chuyền công nghệ chế biến khí. Phần I : Tổng quan Chơng I : Phần lý thuyết cơ bản. Khí t nhiên và khí đồng hành c khai thác trong lũng t,l h n hp của hydrocacbon ca dãy metan gm có: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , ngo i ra trong th nh ph n ca khí cũng có: He, N 2 , CO 2 , H 2 , s lng v h m l ng thay i trong mt khong rng Trong khí tự nhiên th nh ph n ch yu l metan (chi m n 98% theo th tớch). Các m khí t nhiên l các túi khí n m sâu trong lũng t Khí ng h nh: nh n c t các m du cùng vi quá trình khai thác du m. Trong th nh ph n ca khí ng h nh ngo i c u t chính l metan cũng có etan, propan, butan v cỏc hydrocacbon n ng vi h m l ng ỏng k. Th nh ph n nhng cu t c bn ca khí thay i trong mt phm vi khá rng tùy theo m du khai thác. I.Một số khái niệm I.1. Khái niệm chung về sấy khí. Khí đồng hành và khí tự nhiên khai thác từ lòng đất thờng bão hoà hơi nớc, hàm lợng hơi nớc phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, thành phần hoá học của khí. Mỗi một giá trị nhiệt độ, áp suất sẽ tơng ứng với hàm lợng hơi nớc cực đại có thể có nhất định. Hàm lợng ẩm tơng ứng với hơi nớc bão hoà tối đa gọi là cân bằng. ngời ta phân chia độ ẩm của không khí thành độ ẩm tơng đối và tuyệt đối. Độ ẩm tuyệt đối của không khí là khối lợng hơi nớc có trong một đơn vị thể tích hoặc đơn vị khối l- ợng khí (đo bằng g/m 3 hoặc g/Kg khí). Độ ẩm tơng đối là tỷ lệ giữa khối lợng hơi nớc có trong hỗn hợp khí và lợng hơi nớc cực đai có thể có trong thể tích khí đã cho dới các điều kiện bão hoà (đo bằng phần trăm hay phần đơn vị). Nếu giảm nhiệt độ của khí có chứa hàm lợng ẩm bão hoà cực đại, giữ ở áp suất không đổi thì một phần hơi nớc sẽ ngng tụ đợc gọi là điểm sơng của khí tại một áp suất nhất định. Nhằm xác định hàm lợng ẩm cân bằng của khí thiên nhiên ngời ta sử dụng: - Quan hệ giữa áp suất riêng phần và thành phần lỏng hơi. - Sử dụng các đờng cong thực nghiệm phụ thuộc của hàm ẩm vào nhiệt độ và áp suất. - Hiệu chỉnh các đờng cong trên khi có mặt của H 2 S, CO 2 , N 2 . - Sử dụng phơng trình trạng thái P - V - T. Thông thờng ngời ta sử dụng các đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hàm lợng ẩm của khí thiên nhiên vào nhiệt độ (tỷ trọng của khí so với không khí là 0,6). Khi tỷ trọng của khí lớn hơn 0,6 và khi có các muối ở trong nớc thì hàm lợng ẩm suy ra từ đồ thị này cần phải nhân tơng ứng với hệ số C 1 (hoặc C 2 ). Khi tỷ trọng khí và hàm lợng muối tăng thì lợng ẩm trong khí sẽ giảm (ở những điều kiện gần giống nhau). Một số yếu tố khác cũng ảnh hởng đến hàm lợng ẩm cân bằng trong khí nh sự có mặt của propan, các hydro-cacbon nặng: H 2 S, CO 2 , N 2 , sự hiện diện của H 2 S và CO 2 làm tăng hàm lợng ẩm, còn N 2 lại làm giảm. Vì vậy nếu trong khi có một lợng lớn các khí hydro-cacbon nặng: CO 2 , H 2 S thì lợng ẩm tính theo đồ thị có thể khác xa so với thực tế. Khi lợng H 2 S trong khí thấp hơn 20% thì giá trị hàm lợng ẩm cân bằng có thể xác định theo Sherm và Kempbel (sai số cực đại không quá 6%). Hàm lợng hơi nớc trong khí đồng hành và khí thiên nhiên cần phải biết vì hơi n- ớc có thể bị ngng tụ trong các hệ thống công nghệ sử lý khí sau này, kết quả tạo các điều kiện hình thành các hydrat (các chất tinh thể rắn) dễ đóng cục chiếm các khoảng không trong ống dẫn hay các thiết bị, phá vỡ điều kiện làm việc bình thờng đối với các dây chuyền khai thác, vận chuyển, chế biến khí. Ngoài ra sự có mặt của hơi nớc và các hợp chất chứa lu huỳnh (H 2 S và các chất khác) sẽ là tiền đề thúc đẩy sự ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ, thời gian sử dụng của các thiết bị, công trình. Ngoài ra điều kiện hình thành các hydrat còn phụ thuộc vào hàm lợng của muối vô cơ trong nớc, hàm lợng của chúng tăng sẽ dẫn đến giảm nhiệt độ bắt đầu tạo thành hydrat. Nhiệt độ này củng phụ thuộc vào các thành phần của khí. Ví dụ: Nhiệt độ bắt đầu tạo thành hydrat của metan khi có mặt propan, H 2 S và CO 2 sẽ thấp hơn so với khi vắng mặt những chất này. Nh vậy với nhũng tác hại của hàm lợng hơi nớc trong khí nói ở trên thì để giải quyết những vấn đề có hại nh vậy ngời ta đa phơng pháp sấy khô khí nhằm tách hơi nớc trong khí để ngăn ngừa sự hình thành các hydrat, sử dụng rộng rãi phơng pháp ức chế - là phơng pháp đa vào dòng khí các chất khác nhau (gọi là chất ức chế) làm hạ nhiệt độ tạo thành hyđrat nh metanol, glycol phơng pháp sấy khô (tách nớc) khí dựa trên cơ sở tách nớc ra khỏi khí bằng các chất hấp thụ lỏng hoặc rắn. Trong hai phơng pháp trên thì sử dụng phơng pháp sấy khô vì nó dễ tiến hành, dễ thao tác, thiết bị đơn giản (IV - 89). I.1.1 Mc ích ca vic sy khí Khí đồng hành và khí thiên nhiên khai thác từ lòng đất thờng bão hoà hơi nớc và hàm lợng hơi nớc phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và thành phần hoá học của khí. Mỗi một giá trị nhiệt độ, áp suất sẽ tơng ứng với một hàm lợng hơi nớc cực đại có thể có nhất định. Hàm lợng ẩm tơng ứng với hơi nớc bão hoà tối đa đợc gọi là hàm lợng ẩm cân bằng. Hàm lợng hơi nớc trong khí đồng hành và khí thiên nhiên cần phải biết vì hơi n- ớc có thể bị ngng tụ trong các hệ thống công nghệ xử lí khí sau này, kết quả sẽ tạo các điều kiện hình thành các hiđrat (các tinh thể rắn) dễ đóng cục chiếm các khoảng không trong các ống dẫn hay các thiết bị, phá vỡ điều kiện làm việc bình thờng đối với các dây chuyền khai thác, vận chuyển và chế biến khí. Ngoài ra, sự có mặt của hơi nớc và các hợp chất chứa lu huỳnh (H 2 S và các chất khác) sẽ là tiền đề thúc đẩy sự ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ và thời gian sử dụng của cácthiết bị công trình I.2. Nguyên tắc của phơng pháp sấy khô khí. Khí đợc sấy khô nhằm mục đích tách hơi nớc và tạo cho khí có nhiệt độ điểm s- ơng theo nớc thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí đợc vận chuyển hay chế biến. Nguyên tắc chung là ngời ta dùng các dung môi lỏng hoặc rắn để hấp thụ hơi n- ớc, hơi nớc sẽ bị ngng tụ rồi tách khỏi khí dới những dạng sơng. Còn khí khô thì thoát ra trên đỉnh tháp hấp thụ, quá trình sấy khí thờng dùng các dung môi để hấp thụ hoặc hấp phụ hơi nớc. I.3. Các phơng pháp sấy khô khí : Trong công nghệ chế biến khí, có nhiều phơng pháp làm giảm hàm lợng ẩm có trong khí đợc sử dụng sao cho áp sất riêng phần của hơi nớc nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat. Nhng trong đa số trờng hợp nếu chỉ làm lạnh sẽ không đủ và khó điều khiển quá trình. Hiện nay các phơng pháp hấp thụ và hấp phụ rất phổ biến. I.3.1. Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp phụ. Khi cần phải sấy khí đến độ hạ điểm sơng tới 100 0 C ữ 120 0 C và yêu cầu khí sau khi sấy có điểm sơng rất thấp - 60 0 C ữ - 90 0 C, ngời ta sử dụng phơng pháp hấpphụ. Trong công nghiệp chế biến khí ngời ta thờng dùng silicagel, ôxit nhôm hoạt tính, boxit hoạt tính, zeolit 4A và 5A. Các chất hấp phụ đều có bề mặt riêng lớn 200 800 m 2 /g. Điểm sơng của khí sản phẩm sau khi sấy phụ thuộc vào chất hấp phụ đã chọn và công nghệ đã thiết kế. Khi tính toán thiết kế sơ đồ công nghệ sử dụng giá trị điểm sơng có thể đạt đợc với các chất hấp phụ thờng dùng nh sau : Sơ đồ công nghệ sấy khí bằng phơng pháp này đơn giản nhất bao gồm hai tháp. Nh- Chất hấp thụ Điểm sơng của khí sau khi sấy Silicagel -60 0 C (-76 0 F) Oxit nhôm hoạt tính -73 0 C (-100 0 F) Zeolit (rây phân tử) -90 0 C (-130 0 F) ng trong thực tế công nghiệp ngời ta sử dụng hai hoặc ba tháp, tháp thứ nhất làm nhiệm vụ hấp phụ, tháp thứ hai làm nhiệm vụ nhả hấp phụ, tháp thứ ba làm lạnh chất hấp phụ sau khi tái sinh. Trong nhiều trờng hợp có thể có bốn tháp, trong đó hai tháp thực hiện hấp phụ, một tháp tái sinh và một tháp làm nguội. Các tháp này làm việc luân phiên cho phép thực hiện quá trình sấy khí liên tục. Trong quá trình làm việc, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ bị giảm dần do tạo cốc trên bề mặt, đặc biệt lớp trên cùng bị giảm hoạt tính nhanh nhất. Vì vậy sau một thời gian cần phải thay chất hấp phụ mới (khoảng từ 2 ữ 5 năm, tuỳ thuộc vào bản chất và điều kiện làm việc đối với từng chất hấp phụ) (I - 112). I.3.2. Sấy khí bằng phơng pháp hấp thụ. I.3.2.1 Khái niệm hấp thụ Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. - Khí đợc hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng dùng hút gọi là dung môi (chất hấp thụ) , khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. - Mục đích: Hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí va f lỏng. Quá trình này cần sự truyển vật chất từ pha khí vào pha lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngợc lại, nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí, nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau. _ Trong công nghiệp hóa chất , thực phẩm quá trình hấp thụ dùng để: 1, Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí 2, Làm sạch pha khí 3, Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt. 4, Tạo thành một dung dịch sản phẩm. I.3.2.2 Các phơng pháp hấp thụ Hấp thụ bao gồm quá trình: Hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học. 1. Hấp thụ vật lý: Dựa trên cơ sở hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng. 2. Hấp thụ hóa học : Giữa hỗn hợp khí và dung môi có xảy ra phản ứng hóa học. Sấy khí bằng phơng pháp hấp thụ đợc sử dụng rộng rãi để sấy khô khí tại các công trình ống dẫn khí cũng nh trong các nhà máy chế biến khí. Chất hấp thụ sấy khô là những dung dịch đậm đặc của mono-, đi-, và trietylenglycol. Sự sấy khô khí bằng các chất hấp thụ này dựa trên sự khác biệt về áp suất riêng phần của hơi nớc trong khí và trong chất hấp thụ. Giá trị điểm s- ơng của khí, về nguyên tắc đợc đảm bảo bằng dung dịch của các glycol. Sẽ thấy trong hình 1, hình 2 ,hình 3 dới đây. Trong các thiết bị công nghiệp, sự sấy khô khí đến điểm sơng cân bằng là không thể thực hiện đợc vì khí chỉ tiếp xúc với glycol có nồng độ tính toán ở mâm trên cùng, còn các mâm ở dới nồng độ sẽ giảm đI do sự hấp thụ của n- ớc. Do đó trong các thiết bị công nghiệp điểm sơng thực tế sẽ lấy cao hơn từ 5-11C so với điểm sơng cân bằng. Thông thờng sự sấy khí của glucon đợc thực hiện đến điểm sơng không thấp hơn -25 đến -30C. Muốn sấy triệt để hơn thì cần dùng dung dịch glucol đậm đặc hơn. Khi đó sẽ phát sinh thêm khó khăn ( sẽ gia tăng sự tiêu hao glucol cùng với khí khô). Để thu nhập glycol với nồng độ cao ở các thiết bị sấy khô, quá trình tái sinh chất hấp thụ cần phải tiến hành có sự xúc tác của các khí trơ Hình 1. Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khí vào nhiệt độ tiếp xúc với các dung dịch DEG (1 - 119) 29 10 0 10 30 50 Nhiệt độ tiếp xúc, 0 C Nhiệt độ điểm s ơng, 0 C 60 40 20 0 20 40 60 0 50 60 70 80 90 95 98 99 99,5 99,7 99,85 99,96 H×nh 2: Điểm sương c©n bằng của khÝ trong dung dịch TEG với nồng độ kh¸c nhau các chữ số trong đồ thị tương ứ ng với h m là ượng TEG (% khối lượng) trong dung dịch. Lượng ẩm cã thể t¸ch ra từ khÝ bằng c¸c chất hấp thụ - sấy khÝ được x¸c định bằng khả năng hót ẩm của chất hấp thụ, nhiệt độ v ¸p suà ất, sự tiếp xóc giữa khÝ với chất hấp thụ, khối lượng chất tuần ho n trong hà ệ v à độ nhớt của nã. I.4. C«ng nghÖ sÊy kh« khÝ b»ng ph¬ng ph¸p hÊp thô Trªn h×nh V.8 tr×nh bµy sơ đồ nguyªn lý c«ng nghệ sấy kh« khÝ bằng glycol. Quá trình sấy khí bằng các chất hấp thụ lỏng đợc thợc hiện nh sau: Trong tháp hấp thụ hình trụ 2, dòng khí đI từ dới lên còn chất lỏng đợc tới từ trên xuống, hơI nớc bị dung dịch glycol hấp thụ, quá trình đợc tiến hành ở nhiệ độ khoảng 20 độ C, áp suet 2-6 MPa. Khí đã đợc sấy khô đi ra ở đỉn thá, còn dung dịch glucol đã hấp thụ nớc đợc lấy ra ở phía dới,. Glycol đã hấp thụ nớc đI qua thiết bị trao đỏi nhieuerjj 4 đợc đun nóng sơ bộ đI vào giữa tháp nhả hấp thụ 3. HơI nớc giảI phóng đI lên phía trên tháp và đợc ngng tụ ở thiết bị làm lạnh 6, một phần hơI nớc ngng tụ đợc quay trở lại tới ở đĩa trên cùng của tháp nhả hấp thụ. Dung dịch glycol sau khi táI sinh có chứa 1 đến 5 % nớc, đợc làm nguội nhờ thiết bị làm lạnh 6 và quay trở lại tháp hấp thụ 2, Quá trình nhả hấp thụ đợc thực hiện ở nhiệt độ cao, nhng không đợc cao hơn 170 độ C đối với dietylen glycol và 191 độ C đói với trietylen glycol. bởi vì cao hơn nhiệt độ đó các glycol bị phân hủy Khi cần sấy một lợng khí tơng đối lớn thì phơng pháp hấp thụ dùng dietylen glycol (DEG) và trietylen glycol TEG là kinh tế nhất cả về vốn đầu t và tiêu tốn năng lợng. Chơng 2 : Cơ sở hóa lý và hóa học II.2.1. Độ hoà tan của khí trong lỏng. Khí hoà tan trong lỏng sẽ tạo thành hỗn hợp hai cấu tử, có hai thành phần và hai pha. Hệ thống nh vậy theo định luật pha ( = 2, k = 2, C = 2+2-2 = 2 ) đợc coi nh hỗn hợp lỏng có hai thành phần. Cân bằng pha đợc xác định bằng áp xuất, nhiệt độ và nồng độ. Nếu nhiệt độ không đổi thì độ hoà tan phụ thuộc vào áp suất. Sự phụ thuộc này đợc biểu diễn bằng định luật Henry: [...]... nghệ sấy khô khí bằng DEG 6 I 4 5 IV I 1 V VI 7 2 3 8 9 VI III Hình 9:Sơ đồ nguyên lý của sấy khí bằng DEG Các thiết bị trong công nghệ bao gồm: Thiết bị hấp thụ 1 Thiết bị trao đổi nhiệt 2; 4 Thiết bị thổi khí 3 Thiết bị nhả hấp thụ 5 Thiết bị tái sinh hơi 6 Thiết bị sinh hàn 7 Bồn chứa DEG 8 Bơm 8 Khí ẩm I Khí đã sấy khô II Khí thổi ra III Hơi nớc đi vào khí quyển IV DEG bổ sung V DEG tái sinh... nghệ sấy khí bằng chất hấp thụ DEG Các thiết bị công nghiệp, sự sấy khô khí đén điểm sơng cân bằng là không thể thực hiện đợc vì khí chỉ tiếp xúc với DEG có nồng độ tính toán tại mâm trên cùng, còn ở mâm dới nồng độ của DEG sẽ giảm đi do sự hấp thụ hơi nớc Do đó trong các thiết bị công nghiệp điểm sơng của khí sấy sẽ cao hơn từ 50C ữ 110C so với điểm sơng cân bằng Thông thờng sự sấy khí bằng DEG đợc... nghệ sấy khí bằng DEG 14 VIII Thùng chứa 1 Tháp hấp thụ 2 Tháp nhả hấp thụ 3 Thiết bị trao đổi nhiệt 4 Thiết bị đun sôi đáy tháp 5 Thiết bị làm lạnh 6 Tháp tách 7 khí đa vào sấy I khí sau khi sấy II Dung dịch DEG III Dung dịch DEG bão hoà hơi nớc IV Nớc đa đi tới V Thuyết minh sơ đồ công nghệ Khí đa vào sấy đang ẩm đa vào thùng chứa 1 khí ẩm đợc đa vào phần dới của tháp hấp thụ 2 và dòng khí đi từ... bão hoà rất thấp, dễ nhả hấp thụ vì nhiệt độ sôi của DEG lớn hơn nhiệt độ sôi của nớc, nó không bị đông đặc và điều quan trọng là không tạo màng Độ hoà tan của hyđrocacbon trong DEG thấp hơn Vì vậy sử dụng dung môi DEG trong quá trình sấy khô khí bằng phơng pháp hấp thụ là kinh tế, phạm vi rộng có thể sấy một lợng khí tơng đối lớn III.2 Thuyết minh và các sơ đồ công nghệ sấy khí bằng DEG III.2.1 Một... kinh tế kỹ thuật Chơng 3: Một số công nghệ sấy khí bằng phơng pháp hấp thụ III.1 Một số chất hấp thụ đợc sử dụng III.1.1 Yêu cầu, u, nhợc điểm của các dung môi hấp thụ 1.Yêu cầu: Các chất hấp thụ dùng để sấy khí phải đáp ứng những yêu cầu sau (I - 116): - Có khả năng hấp thụ hơi nớc trong khoảng rộng nồng độ, áp suất, nhiệt độ - Có áp suất hơi bão hoà thấp để mất mát trong quá trình là ít nhất - Nhiệt... còn dung dịch DEG đậm đặc thì đa vào mâm trên của thiết bị này, đợc tới từ trên xuống, hơi nớc bị dung dịch DEG hấp thụ, V VI 13 10 11 12 quá trình này đợc tiến hành trong khoảng nhiệt độ là 200C, áp suất 2 ữ 6 MPa Khí đã đợc sấy khô II sẽ đi ra từ phía trên đỉnh của tháp hấp thụ, còn dung dịch DEG đã hấp thụ nớc đợc lấy ra từ phía dới Khí sấy khô sau đó đợc đa đi sử dụng DEG đã hấp thụ nớc qua thiết... của DEG là 1640C Nếu cao hơn thì DEG sẽ bị phân huỷ II.3.2 sơ đồ nguyên tắc công nghệ hấp thu - Sấy khô khí với sự tái sinh chân không DEG Hình 8 trình bày nguyên tắc công nghệ hấp thụ - sấy khô khí với sự tái sinh chân không DEG Sơ đồ công nghệ bao gồm các thiết bị sau: Thiết bị hấp thụ 1 Bơm 2; 8 Thùng chứa DEG 3 Thiết bị làm lạnh 4 Thiết bị trao đổi nhiệt 5; 7 Thiết bị thổi khí 6 Thiết bị giải hấp. .. Thiết bị giải hấp thụ 9 Thiết bị ngng tụ 10 Bồn chứa chất lỏng ngng tụ 12 Thiết bị tái sinh hơi 13 Bơm chân không 14 Khí ẩm I Khí đã sấy khô II DEG tái sinh III DEG bão hoà IV Hơi nớc và khí V Hồi lu VI Khí thổi VI Khí thải ra khí quyển VIII Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Khí ẩm đi vào phía dới của thiết bị hấp thụ 1 Còn DEG đậm đặc đợc bơm vào mâm trên cùng của thiết bị này Khí sấy khô sau đó... không thấp hơn -250C ữ -300C Muốn sấy triệt để hơn thì cần dung dịch DEG đậm đặc hơn, khi đó sẽ phát sinh khó khăn (sẽ gia tăng sự tiêu hao DEG cùng với khí khô) Để thu nhận DEG có nồng độ cao hơn ở các thiết bị sấy khô, quá trình tái sinh chất hấp thụ cần phải tiến hành với sự có mặt của khí trơ II.3.1 sơ đồ nguyên tắc công nghệ sấy khô khí bằng DEG (I - 121) Sơ đồ nguyên lý công nghệ sấy khí bằng DEG. .. nồng độ khối lợng DEG đa vào hấp thụ Từ nhiệt độ tx = 350C và áp suất P = 2MPa ta có hàm lợng ẩm của hỗn hợp khí ban đầu W1= 2400 10-6 Kg/m3 Sau khi sấy khí có nhiệt độ điểm sơng ts = - 150C, P = 0,12MPa, do đó lợng ẩm còn lại sau khi sấy là: W2 = 100 10-6 Kg/m3 Chất hấp thụ DEG khi đa vào thiết bị hấp thụ cũng ở nhiệt độ t = 350C Khi hỗn hợp khí tiếp xúc với DEG ở thiết bị hấp thụ thì xảy ra sự . khí bằng DEG II.3.2 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí với sự tái sinh chân không DEG II.3.3 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí bằng DEG với sự bổ sung DEG Phn. nhớt nhỏ hơn DEG tan tốt trong DEG (I-121). Dới đây đa ra giới hạn nồng độ cho phép của dung dịch DEG (% khối lợng) cần phải duy trì trong hệ ở các nhiệt độ khác nhau (IV-96): Nhiệt độ DEG -22,3 0 C 48. 9,29 Cao nhất ở 25 0 C: Những đặc trng của DEG : DEG có độ hoà tan hydro-cacbon thấp, khả năng tạo bọt kém. ở những áp suất cao ngời ta hay dùng DEG vì có độ chọn lọc cao. Độ hoà tan của khí