Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, dầu mỏ và khí tự nhiên là quan trọng đối sự phát triển của mỗi quốc gia. Đó là nguên liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp. Đó là nguồn nguyên liệu không phải là vô tận cần phải khai thác hợp lý chống lãng phí nguồn nguyên liệu. Trước đây dầu mỏ được khai thác và chế biến rất nhiều so với khí tự nhiên khai thác, do lượng dầu mỏ ngày nay dần cạn kiện với ngành phát triển manh mẽ của công nghệ chế biến khí. Các ngành công nghệ chế biến khí ở Việt Nam đang trren đà phát triển. Xây dựng các nhà mấy chế biến nguồn tài nguyên này nhằm đáp ứng nhu cầu về năng lượng. Tuy còn hạn chế về công nghệ nhưng đó góp phần lớ vào sự phát triển đất nước. Khí sau khi khai thác ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon parafin còn chứa các tạp chất như: Bụi, hơi nước, khí trơ, CO2, H2S và các tạp chất hữu cơ của lưu huỳnh. Đây là các thành phần có thể gây tổn hại đến sức khoẻ con người cũng như nó làm ăn mòn đường ống thiết bị trong quá trình khai thác và chế biến. đặc biệt với các khí như CO2 và H2S vì vậy trước khi đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tại đó tiến hành loại bỏ các tạp chất kể trên bằng các quá trình tách bụi, tách hơi nước và đặc biệt là làm ngọt khí. Đồ án “Tính toán các thông số cơ bản của tháp làm ngọt khí bằng MEA”.
Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn MỤC LỤC Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn DANH MỤC BẢNG DANH MUC HINH Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn MỞ ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật, dầu mỏ khí tự nhiên quan trọng đối phát triển quốc gia Đó nguên liệu thiếu ngành công nghiệp Đó nguồn nguyên liệu vô tận cần phải khai thác hợp lý chống lãng phí nguồn nguyên liệu Trước dầu mỏ khai thác chế biến nhiều so với khí tự nhiên khai thác, lượng dầu mỏ ngày dần cạn kiện với ngành phát triển manh mẽ công nghệ chế biến khí Các ngành công nghệ chế biến khí Việt Nam trren đà phát triển Xây dựng nhà chế biến nguồn tài nguyên nhằm đáp ứng nhu cầu lượng Tuy hạn chế công nghệ góp phần lớ vào phát triển đất nước Khí sau khai thác cấu tử hydrocacbon parafin chứa tạp chất như: Bụi, nước, khí trơ, CO 2, H2S tạp chất hữu lưu huỳnh Đây thành phần gây tổn hại đến sức khoẻ người làm ăn mòn đường ống thiết bị trình khai thác chế biến đặc biệt với khí CO2 H2S trước đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tiến hành loại bỏ tạp chất kể trình tách bụi, tách nước đặc biệt làm khí Đồ án “Tính toán thông số tháp làm khí MEA” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHÍ TỰ NHIÊN Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn 1.1 Đặc điểm thành phần nguồn khí Việt Nam 1.1.1 Khí tự nhiên Khí tự nhiên tập hợp hydrocacbon CH4, C2H8, C3H8,C4H10 Có lòng đất.Chúng thường tồn thành mỏ khí riêng rẽ tồn lớp dầu mỏ Trong nghĩa hẹp khí tự nhiên hiểu khí mỏ khí Khí tự nhiên chứa khí vô N2, H2S, CO2, khí trơ nước 1.1.2 Khí đồng hành Là khí năm lẫn dầu mỏ, hình thành với dầu gọi khí dấu mỏ Về mặt định tỉnh khí đồng hành giống thiên nhiên mặt định lượng đồng hành có hàm lượng Metan thấp so với khí tự nhiện, thường 30 - 87% 1.1.3 Khí ngưng tụ ( condensat ) Thực chất dạng trung gian dầu mỏ khí ,bao gồm hydrocacbon Propan, Butan số hydrocacbon lỏng khác Pentan, Pexan,thậm chí hydrocacbon Naphtenic Aromatic đơn giản, điểu kiện thường khí ngưng tụ dạng lỏng 1.1.4 Thành phần a Các hợp chất hydrocacbon Chủ yếu metan đồng đẳng : Etan , Propan, n-Butan, isoButan, lượng hợp chất C 5, C6 Hàm lượng cấu tử thay đổi tuỳ theo nguồn gốc khí(khi thiên nhiên chứa chủ yếu metan khí C 3-C4 ít, khí đồng hành hàm lượng C3-C4 cao hơn) b Các hợp chất phi hydrocacbon Ngoài thành phần hydrocacbon , khí thiên nhiên khí dầu mỏ chứa tạp chất : CO 2, N2, H2S , H2 , He, Ar, Ne loai khí thường N2 chiếm phần lớn Tuỳ theo hàm lượng khí co mỏ mà người ta có phương pháp khác để thu hổi chúng Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn 1.1.5 Sự phân bố, trữ lượng tiềm khí thiên nhiên Việt Nam Theo số liệu trung tâm nghiên cứu phát triển chế biển dầu khí tiềm trữ lượng khí thiên nhiên 3000 tỷ m ,Trữ lượng thẩm lượng sẵn sàng để phát triển khai thác thời gian tới vào khoảng 400 tỷ m 3, nguồn khí Việt Nam tập trung chủ yếu mỏ khí bể : Sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ chu Bể Cữu Long : Diện tích 60 ngàn km với trữ lượng 50 tỷ m 3, sản phẩm chủ yếu dầu khí đồng hành Bể Nam Côn Sơn :Diện tích 160 ngàn km với trữ lượng 160 tỷ m3 sản phẩm chủ yếu khí va condensat Bể Malay-Thổ Chu :Nằm phía đông vinh Thái Lan, trữ lượng 140 tỷ m sản phẩm dầu khí Bể Sông Hồng: Diện tích khoảng 120 ngàn km , tiềm khí lớn khoảng 2000 tỷ m3 khí thiên nhiên bể co hàm lượng CO2 lớn nên việc khai thác đưa vào sử dụng khí mỏ chưa khả thi Bảng 1: Thành phần khí bể Cửu Long(1) (% theo thể tích) Mỏ Rồng Đôi (lô 09) Cấu tử Bạch Hổ (lô 09) Khí dồng hành Rạng Đông ( lô 09) Ruby ( lô 01) Khí tự nhiên Metan, C1 Etan, C2 Propan, C3 Butan, C4 Condensat, C5 N2 76,82 11,87 5,98 1,04 0,32 0,05 84,77 7,22 3,46 1,7 1,3 - 76,54 6,89 8,25 0,78 0,50 - 77,62 10,04 5,94 2,83 0,97 0,33 78,02 10,67 6,7 1,74 0,38 0,6 CO2 H2 S 1,00 - - - 0,42 - 0,07 - Bảng 2: Thành phần khí bể Nam Côn Sơn (1 ) (% theo thể tích) Mỏ Cấu tử Lăng Đức Trí Đại Hùng (05-1a) Lan Tây (06-1) Lan Đỏ (06-1) Page Rồng Đôi (11-2) Hải Thạch (05-2) Mộc Tinh (05-3) Đồ án công nghệ hóa học Metan, C1 Etan, C2 Propan, C3 Butan, C4 Condesat, C5 N2 CO2 H2S 77,25 9,49 3,38 1,34 0,48 4,5 - ThS Nguyễn Văn Toàn 88,5 4,3 2,4 0,6 1,4 0,3 1,9 10 93,9 2,3 0,5 0,1 0,2 1,6 1,2 Chưa đo 81,41 5,25 3,06 1,47 0,55 0,08 5,64 0,00 81,00 5,20 2,8 1,50 4,70 0,11 4,40 - 89,44 3,80 1,48 0,71 0,54 0,15 3,88 - Bảng 3: Thành phần khí Ma Lay- Thổ Chu (1) ( % theo thể tích) Thành phần Metan C1 Etan C2 Propan C3 Butan C4 Condensat C5 N2 CO2 H2S MP3 77,91 6,86 4,09 1,98 0,42 0,80 7,86 - UNOCAL 89,65 2,74 0,40 0,17 0,05 2,14 4,38 - Lô Tây Nam 89,42 4,26 2,38 1,12 0,32 0,34 1,88 24ppm 1.2 Các phương pháp xử lý làm khí 1.2.1 Tác hại cần thiết loại bỏ khí Acid (H2S, CO2) Trong hỗn hợp khí tự nhiên, đồng hành khí hoá dầu Hydrocacbon chứa số khí khác như: Khí chua (H2S, CO2), đồng thời chứa lượng không lớn khí hữu khác như: COS, CS 2, Mecaptan Sự tồn chúng gây cản trở vận hành chế biến khí, chúng gây ăn mòn thiết bị, gây ngộ độc chất xúc tác chế biến, người sử dụng có ảnh hưởng không tốt đến sức khoẻ, gây ô nhiễm môi trường, khí cacbonic có phần độc hại Nhưng thành phần chúng lớn làm giảm nhiệt trị hỗn hợp khí Mặt khác, Hydrosunfua (H2S) khí dễ cháy (giới hạn cháy nổ rộng) chất màu trứng thối khó chịu H2S độc gây ngộ độc dẫn đến tử vong cho người tiếp xúc lâu với nồng độ cao khí Cho nên, trình vận hành khí phải quan tâm đến an toàn thiết bị, để phòng rò rỉ khí Từ vấn để phân tích nhận thấy bất lợi tác hại khí chua H2S, CO2 có mặt khí tự nhiên, khí đồng hành Vì cần phải Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn loại bỏ chúng trước đưa vào chế biến, nói cách khác làm Tuy vậy, bên cạnh tác hại khí chua, chúng có lợi ứng dụng công nghiệp chế biến: H2S nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất lưu huỳnh nguyên chất Acid Sunfuaric CO2 nguyên nhiên liệu dùng công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hoá chất hoá học, nông nghiệp, công nghiệp sản xuất đồ uống nước giải khát Vì vậy, lựa chọn quy trình làm khí cần phải tính đến mức độ loại cấu tử không mong muốn tận dụng chúng để sản xuất sản phẩm chuyên dùng cần thiết Tiêu chuẩn cho phép chua lại khí sạch: Ở Mỹ: Hàm lượng H2S cho phép s 5,7 mgH,S/m3khí Ở Nga: Hàm lượng H2S cho phép S 20 mgH,S/m3 khí Ở Việt Nam : Hiện chưa có quy định cụ thể nào, khí tự nhiên, khí đồng hành khí hóa dầu có hàm lượng CO H2S thấp, (trừ khí bể Sông Hồng có hàm lượng CO2 tương đối cao) Nói chung, quy trình công nghệ xử lý khí cần phải làm khí nhằm có mục đích: Giảm ăn mòn đuờng Ống, thiết bị trình xử lý khí hay sử dụng khí Giảm thiếu khả gây ngộ độc chất xúc tác công đoạn chế biến sâu Đảm bảo an toàn cho sức khoẻ ô nhiễm môi trường Đáp ứng tiêu chuẩn tiêu kỹ thuật sản phẩm khí thương mại Thu hồi chua dùng cho ngành công nghiệp khác, hàm lượng lưu huỳnh khí đáng kể Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn 1.2.2 Các phương pháp hấp thụ làm khí 1.2.2.1 Phương pháp hấp thụ lý a) Cơ sở lý thuyết Ngoài phương pháp làm phương pháp hấp thụ hóa học sử dụng dung môi ankanolamin hay thấy sử dụng phương pháp hấp thụ vật lý trình Flour, Selecsol, Purizol Khả hấp thụ phụ thuộc áp suất riêng phần khí chua điều kiện làm việc: • Áp suất riêng phần thấp khả hấp thụ thấp Để trình hấp thụ vật lý diễn hiệu quả, cần thực trình nhiệt độ thấp • Áp suất riêng phần ≥ 5MPa: dung môi vật lý có ưu hẳn dung môi hóa học, áp suất cao, hiệu trình tăng Khả hấp thụ CO2 H2S chất hấp thụ khác nên dùng để hấp thụ chọn lọc Dung môi hấp thụ: propylene carbonate, dimethyl-tert-polyethyleneglycol (DMEPEG), N-N-methylpyrolidone,… Ưu điểm: • Có thể làm hoàntoàn H2S, CO2, RSH, COS, CS2 • Không tạo bọt, không ăn mòn thiết bị • Nhiệt độ đóng băng thấp • Đầu tư chi phí sản xuất thấp Khuyết điểm: Độ hòa tan tan hydrocarbon dung môi hấp thụ cao b) Các công nghệ làm khí điền hình Quá trình FLOUR Chất hấp thụ: propylene carbonate Lăng Đức Trí Page VI Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Bảng 4: Tính chất hóa lý propylene carbonate Tính chất hóa lý propylene carbonate III Nhiệt độ sôi, 0C 242 Phân tử lượng 102 Nhiệt độ nóng chảy, 0C -49 Độ nhớt 180C, m2/s 6,64.10-6 Tỷ trọng 200C, kg/m3 1200 Áp suất bão hòa 270C, Pa 0,666 Đặc điểmquá trình: Dung môi hòa tan tốt H2S, CO2, COS, CS2, RSH hydrocarbon, có tác dụng ăn mòn yếu thép carbon thường, bền hóa học điều kiện áp suất bão hòa thấp Được áp dụng thuận lợi khí có áp suất riêng phần tổng khí chua lớn 0,4 MPa, nồng độ CO2 cao, tỉ lệ H2S:CO2 thấp Hấp thụ nhiệt độ thấp: 0÷-60C Quá trình tái sinh chất hấp thụ thực giảm áp suất theo bậc Khí giãn nở, sau khỏi bình phân ly chứa đáng kể hydrocacbon khí axit nên dùng làm nguyên liệu cho hệ thống sản xuất lưu huỳnh làm nhiên liệu Sơ đồ quy trình công nghệ Lăng Đức Trí Page Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Hình sơ đồ quy trình công nghệ Fluor Tháp hấp thụ Thiết bị phân li Tuốc bin Máy nén Tuốc bin thủy lực Bộ phận truyền động I Khí ẩm II Khí acid III.Khí IV Dung môi tái sinh V Dung môi bão hòa VI Dung môi tuần hoàn Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ Khí nguyên liệu ( I )được cho vào tháp hấp thụ gần đáy tháp đồng thời dung môi ( IV ) bơm từ đỉnh tháp xuống, trình hấp thụ tiến hành khoảng nhiệt độ từ 0÷60C Khí từ đỉnh tháp khí (ngọt) III Dung môi bão hòa (V) bơm vào thiết bị phân li thứ (2) ,ở thiết bị phân li thứ khí nguyên liệu máy nén đẩy dòng khí hoàn nguyên dòng nguyên liệu ban đầu,phần tạp chất lại đưa qua thiết bị phân li thứ hai (2) Ở thiết bị khí acid từ đỉnh tháp Tuốc - Bin bơm thải với dòng khí acid thiết bị phân li thứ ba (2) Phần dung môi bão hòa tiếp tục đua vào thiết bị phân li thứ (3), khí acid phân li hoàn toàn thải phần dung môi (dung môi tái sinh) bơm trở lại tháp hấp thụ để tiến hành trình hấp thụ Công nghệ làm khí SELEXOL Lăng Đức Trí Page 10 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Hình 13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Hình 14 Sơ đồ minh họa nguyên lý hoạt động tổng quát thiết bị trao đổi d) Cấu tạo chung thiết bị trao đổi nhiêt ống chùm Trong có nhiều kiểu dạng khác số phận thiết bị trao đổi nhiệt lại có khác biệt Các phận thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm mô tả mục Sơ đồ cấu tạo chung thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm mô tả hình vẽ 15 Lăng Đức Trí Page 32 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Hình 15 Cấu tạo chung thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Ống trao đổi nhiệt Ống trao đổi nhiệt thành phần thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống • chùm, bề mặt ống trao đổi nhiệt bề mặt truyền nhiệt lưu thể chảy bên ống bên ống Các ống trao đổi nhiệt gắn vào mặt sàng phương pháp nong ống hay phương pháp hàn Ống trao đổi nhiệt thường làm đồng thép hợp kim, số ứng dụng, đặc biệt ống trao đổi nhiệt chế tạo từ hợp kim Niken, Titanium hoặckim nhôm Ống trao đổi nhiệt ống trơn ống tăng cường bề mặt cánh (Fin Tube- dạng thiết bị trao đổi nhiệt không khí) lưu chất có hệ số truyền nhiệt thấp nhiều so với lưu chất Với kết cấu ống có tăng bề mặt trao đổi nhiệt so với dạng ống trơn từ tới lần cho phép bù lại hệ số truyền nhiệt phía ống Cấu tạo ứng dụng số dạng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Cấu tạo chung thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm trình bày trên, • nhiên, tùy theo ứng dụng cụ thể mà phận thiết bị có kết cấu khác Dưới trình bày cấu tạo loại thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm sử dụng phổ biến theo phân loại tiêu chuẩn TEMA Các dạng thiết bị mô tả hình H-19, sơ cấu tạo ứng dụng dạng tóm tắt đây: Lăng Đức Trí Page 33 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn - Loại có hai khoảng cho dòng chảy ống với đầu ống di chuyển tự (floating head): sử dụng cho trường hợp nhiệt độ hai lưu thể chênh lệch lớn (hình 16 A) - Loại có chùm ống cố định với hai dòng chảy (cho lưu thể ống): Được sử dụng cho trường hợp nhiệt độ hai lưu thể chênh lệch không lớn, tốc độ lưu thể phía ống cần kiểm soát mức thấp (hình 16 B) - Loại có chùm ống cố định với vành bù giãn nở nhiệt (hình 16 C): Loại lắp đặt theo phương thẳng đứng, sử dụng cho trường hợp hai lưu thể có nhiệt độ chênh lệch lớn, thường dùng cho trình ngưng tụ - Loại có hai khoang cho dòng chảy ống với đầu ống di chuyển tự (floating head) (hình 16 D): Loại nguyên lý tương tự loại mô tả hình 16 A, sử dụng cho trường hợp nhiệt độ hai lưu thể chênh lệch lớn Tuy nhiên, loại có kết cấu khác đôi chút so với dạng mô tả hình 16 A Phần đầu ống di chuyển tự nằm hẳn bên vỏ thiết bị, bít kín hộp đệm, không sử dụng điều kiện lưu thể chảy ống có áp suất cao - Loại có ống trao đổi nhiệt hình chữ U với hai khoang lưu thể chảy ống (hình 16 E): Loại sử dụng cho trường hợp nhiệt độ hai lưu thể chênh lệch lớn, tốc độ lu thể chảy ống cần tăng tốc độ (để tăng hiệu truyền nhiệt, giảm cặn đóng kết) - Loại “ ấm đun” (Kettle) (hình 16 F): Loại thường đợc sử dụng để gia nhiệt trao đổi nhiệt có trình ngưng tụ A B Lăng Đức Trí Page 34 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn C D E F Hình 16 Cấu tạo số thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm thông dụng 1.1.3 Thiết bị phân ly Bình chứa Amine giàu khí H2S Bình chứa amine có nhiệm vụ chứa dung dịch amine giàu khí H 2S tách hết khí nhiên liệu, hydrocacbon lỏng kéo theo dung dịch, đồng thời để bình ổn dòng chảy vào tháp tái sinh Chính vậy, bình chứa có cấu tạo đặc biệt vừa thiết bị Lăng Đức Trí Page 35 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn triết để tách hydrocacbon lỏng vừa có chức thu hồi khí nhiên liệu không để khí H2S kéo theo Cấu tạo bình chứa amine giàu khí H2S mô tả hình H-20 Bình chứa amine giàu H 2S bình trụ nằm ngang có vách ngăn để thu hồi riêng dung dich amine hydrocacbon lỏng Phía có lắp cột hấp thụ lại H 2S lẫn dòng khí nhiên liệu Để hấp thụ H2S người ta dùng lớp đệm lưới kim phía có lắp đĩa phân phối lỏng Dung dịch hấp thụ amine (được tách từ dòng amine đưa quay lại tháp hấp thụ) Khí nhiên liệu tách từ bình chứa đưa hệ thống thu gom khí nhiên liệu nhà máy Hình 17 Cấu tạo nguyên lý hoạt động bình chứa mamine giàu H2S Lăng Đức Trí Page 36 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn 1.2 Tính toán thông số tháp hấp thụ làm khí amin 1.2.1 Dữ liệu ban đầu Bảng 8: Thành phần khí tự nhiên %V C1 C2 C3 i-C4 n-C4 i-C5 n-C5 C6H12 H2S CO2 N2 89,1 4,04 1,71 0,37 0.48 0.2 0.2 0.12 1,1 2,6 0.1 16 30 44 58 58 72 72 86 34 44 28 M +Lưu lượng khí nguyên liệu: 6,5.106 m3/ngày +Nhiệt độ khí nguyên liệu: 37oC +Hàm lượng khí H2S ra: 85 ppm (V) +Hàm lượng khí CO2 ra: 0,2 % V +Nồng độ MEA nghèo: 15,3 %KL +Tỉ lệ mol H2S/mol MEA : 0,02/1 +Tỉ lệ mol CO2/mol MEA : 0,2/1 +Nhiệt độ dòng MEA vào : 40oC 1.2.2 Các giá trị cần tính +Áp suất nhiệt độ làm việc tháp +Tính lưu lượng amin vào đáy tháp (amin giàu) +Số đĩa tháp hấp thụ +Đường kính tháp +Chiều cao tháp +Nhiệt độ dòng amin 1.2.3 Tính toán Tỷ khối hỗn hợp khí so với không khí δ = M /29 =0.6422 Thể tích 1mol khí nguyên liệu điều kiện (15,60C, 1at ) V= Lăng Đức Trí Vo Po T15,6 To P15,6 = 22, 4.1.288, = 23, 68[lit / mol ] 273.1 Page 37 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Vậy số mol khí chua vào tháp (ở đktc) : 6,5.106 nkc = = 11437.218[mol / h] 24.23, 68 Khối lượng phân tử trung bình khí : =∑ Mi.yi =0,8912.16 + 0,0404.30 + 0,0171.44 + 0,0037.58 + 0,0048.58+ 0,002.72 + 0,0016.72 + 0,0012.86 + 0,011.34 + 0,026.44 + 0.001.28= 18,625 dvc Khối lượng phân tử trung bình HC M tbHC = 0,8912.16 + 0, 0404.30 + 0, 0171.44 + 0, 0037.58+0,0048.58 + 0, 002.72+0,0012*86 = 0,962 = 17,754 dvc Tính toán áp suất làm việc tháp hấp thụ P≥ PH S b P : Áp suất làm việc tháp PH S : Áp suất H 2S dung dịch MEA nghèo 15,3%KL nhiệt độ làm việc tháp (37oC) b : Hàm lượng H2S khí A, B số lg PH S = − Theo phương trình Antoine : T đơn vị oC P đơn vị mmHg A +B T áp suất riêng phần H2S/MEA(15,3%) 40oC 100oC Tại nhiệt độ 40oC (313K) có P=2,780mmHg Tại nhiệt độ 100oC (373K) có P=3.190 mmHg (nhiệt độ tính theo K p tính theo mmHg) Thay giá trị P 40oC (313K) 100oC (373K) vào phương trình Antoine xác định giá trị A B sau : A = 5350,8 Lăng Đức Trí B = 17,54 Page 38 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Tại nhiệt độ 37oC (310K) áp suất riêng phần H2S/MEA −5350,8 + 17,54 37 + 273 lgPH2S = = 0,280 Vậy PH2S = 0.280 mmHg = 37,23 pa 37, 23 85.10−6 PH S Plv ≥ b = = 4380000 Pa= 4,38 Mpa (Plv phải nhỏ áp suất tới hạn pH S = 337, 5278 B 1921,0 C 203,3 T: nhiệt độ [oC] pH S áp suất riêng phần H2S [mmHg] Thay thông số vào (*) ta có A, A=1,02 Lăng Đức Trí [mmHg]= 0.045 [Mpa] Page 43 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn ln 0, 00772(1, 02 − 1) + = ln1, 02 Nlt= Tính số đĩa thực tháp Nthực= N lt ξ ξ 9,83 hiệu suất làm việc đĩa với khí 0, 25 ≤ ξ ≤ 0, 9,83 = 24,575 ; 25 0, N thực= Tính đường kính tháp hấp thụ D = 0, 0114 [đĩa] 0,1.Q.T ω p Trong D: Đường kính tháp Q : Lưu lượng khí nguyên liệu, Q= 6,5.106/24= 270833,33 [m3/h] T : Nhiệt độ làm việc khí nguyên liệu, T= 310 [K] ω ω : Vận tốc tuyến tính khí tháp, chọn = 0,13[m/s]= 468 [m/h] P : Áp suất làm việc tháp, p= 4,38 [Mpa] Vậy đường kính tháp D = 0.895 [m] Tính chiều cao tháp H= Nthực d + h d : Khoảng cách đĩa chọn d=0,5÷0,6 [m] h : Chiều cao bổ trợ gồm chóp chóp thường lấy h= 1,2÷1,6 [m] H = 25.0,5 + 1,2 = 13,7[m] KẾT LUẬN Với dòng khí nguyên liệu có hàm lượng CO 2,6% H2S 1,1% để làm dòng khí phải dùng tháp hấp thụ tối thiểu đáp ứng điều kiện sau: +chiều cao 13,7 m +đường kính 0,6071 m +áp suất làm việc 4.38 Mpa Lăng Đức Trí Page 44 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Thông qua việc tính toán thiết bị chính, việc tìm hiểu trình, quy trình làm khí giúp cho khả tìm kiếm đọc hiểu tài liệu tốt hơn, nắm nhiều công nghệ dùng rộng rãi, phổ biến nay, ưu nhược điểm phương pháp Tuy nhiên trình tính toán lựa chọn thiết bị, công thức tính toán, tài liệu tham khảo chưa chuẩn gặp nhiêu sai sót, kính mong hội đồng bạn đọc thông cảm TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, NXB KHKT, Hà Nội Nguyễn Thị Minh Hiền (2004) (2) Công nghệ chế biến khí : Lê thị Như ý (3) Hóa học dầu mỏ khí thiên nhiên : Phạm Tử Bằng (4) Công nghệ chế biến khí _ Lưu Cẩm Lộc (5) Hóa học dầu mỏ : Lê Thị Ngọ (1) Lăng Đức Trí Page 45 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn (6) Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập TS Trần Xoa, TS nguyễn Trọng (7) (8) (9) (10) Khuông, Kỹ sư Hồ Lê Viên Tài liệu thống kê viện hàn lâm khoa học Việt Nam State and metropolitan area data book 2013 Tài liệu công ty Rev D Process Data Sheet Tài liệu công ty Rev B Process Design Criteria Lăng Đức Trí Page 46 [...]... Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn Công nghệ làm sạch khí bằng dung môi DEA Nồng độ dung dịch DEA phụ thuộc hàm lượng khí chua trong khí và mức bão hòa khí chua trong dung dịch, ~ 20-30%kl: • • • Nồng độ khí chua 0,05-0,08 m3/l DEA 20-25% Nồng độ khí chua 0,14-0,15 m3/l DEA 25-27% Nồng độ khí chua 0,15-0,17 m3/l DEA 27-30% Được ứng dụng làm sạch dòng khí có áp suất riêng phần của khí. .. sạch khí khỏi H 2S và CO2 bằng MEA xem ở hình 2 Hình 2 Sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ bằng MEA (1) 1.Tháp hấp thụ; 9 Thiết bị trao đổi nhiệt; 2,3,4 Thiết bị phân ly; 10 Tháp nhả hấp thụ; 5,6 Thiết bị làm nguội bằng không khí; 11 Bộ phận đun nóng; 7,8 Thiếtbị làm lạnh bằng nước; I Khí nguyên liệu; II Khí sạch (khí ngọt) ; III Dung môi bão hòa; IV Khí phân ly; V Dung môi đã nhả hấp thụ một phần; VI Khí. .. thể tích tự do ε (m3/m3); đường kính tương đương d(tđ) = 4r(thủy lực) = 4.S/n = 4 ε/a; tiết diện tự do S (m2/m3) Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thể tích tự do và và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi ε và S lớn; Lăng Đức Trí Page 22 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu... suất riêng phần của khí H2S,CO2, và các hợp chất lưu huỳnh cao thì chi phí đầu tư và vận hành của công nghệ làm ngọt khí dung môi vaaytj lý thấp hơn so với dung môi hóa học Dung môi vậy lý dùng lực hút vật lý để hấp thụ nên dễ tái sinh • Nhược điểm: các dung môi vật lý hấp thụ tương đối tốt các hydrocacbon Kết luận: ta chọn phương pháp hấp thụ hóa học CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 1.1 Các thiết bị... trướckhi dùng etanolamin hấp thụ, người ta dùng các chất hấp thụ rẻ tiền nhưnước hoặc dung dịch nước của Na2CO3, K2CO3 làm sạch khí sơ bộ, giảmnồng độ tạp chất tới 2÷2,5% mol, sau đó mới dùng etanolamin làm sạchtiếp tới độ sạch yêu cầu nhỏ hơn 0,5% Sơ đồ quy trình công nghệ: Hình 3 Sơ đồ làm sạch khí bằng dung dịch etanolamin và etylen glycol(1) Lăng Đức Trí Page 20 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn... 221 - 48 1,33 1,33 1,33 10,5 28 42 9,5 Page 13 Đồ án công nghệ hóa học Độ nhớt tuyệt đối (Pa.s) Độ hoà tan trong nước (% KL) ở 20oC Nhiệt hoá hơi (J/kg) ở 1.105 Pa ThS Nguyễn Văn Toàn 0,241 0,38 0,198 (ở o 45 C) (ở 20oC) ( ở 30oC) Hoàn toàn 96,4 87 1486,4 1205,9 722,5 0,026 (ở 24oC) Hoàn toàn 917,4 b) Các công nghệ diển hình Công nghệ làm ngọt khí bằng monoetanol amin (MEA) Trong quá trình hấp thụ... với quá trình dùng MEA Công nghệ làm sạch khí Econamin Được áp dụng khi nồng độ khí chua trong khí nguyên liệu khoảng 1,5÷8% Dung môi hấp thụ: dung dịch nước diglycolamine (DGA), với nồng độ khoảng 60÷65%kl Có thể làm sạch tinh H2S đến 5,7 mg/m3 Họat độ của DGA với CO2 cao hơn sới MEA Khả năng lọai CO2, COS, CS2, mercaptan cao; dễ hòan nguyên Mức bão hòa khí chua cao: 40÷50l khí chua/ l dung dịch... etanol amin với etylen glycol Để làm sạch khí đồng thời khỏi H2S, CO2và nước, người ta ứng dụng hỗn hợp etanol amin với etylen glycol.Việc làm sạch kết hợp như vậy đồng thời làm khan hoá Lăng Đức Trí Page 19 Đồ án công nghệ hóa học ThS Nguyễn Văn Toàn nguyên liệu và giảm lượng hơi nước cần thiết để tái sinh dung môi Trên hình 2 là sơ đồ công nghệ làm sạch khí tự nhiên bằng hỗn hợp etanol amin với etylen... học: Người ta sử dụng dung dịch nước củacác alkanol amin như: Quá trình làm ngọt khí bằng dietanol amin (DEA), dizopropanol amin (ADIP), diglycolamin (DGA) và monoetanolamin (MEA)… Trong đó đáng chú ý nhất là monoetanolamin (MEA).Phương pháp này được sử dụng từ năm 1930, hiện nay được ứng dụng rấtrộng rãi Để làm sạch khí t nhiên người ta dùng dung dịch MEA nồng độ 15÷ 20% trong nước Quá trình tương... hòa khí chua trong dung dịch khoảng 0,3÷0,4 mol/mol MEA • Được ứng dụng làm sạch dòng khí có áp suất riêng phần của khí chua ≤ 0,6÷0,7 MPa Lăng Đức Trí Page 14 Đồ án công nghệ hóa học • ThS Nguyễn Văn Toàn Quá trình hấp thụ H2S và CO2 bằng MEA xảy ra ở áp suất cao và nhiệtđộ 25÷40oC, còn tái sinh chất hấp thụ MEA thực hiện ở áp suất gần áp suấtkhí quyển và nhiệt độ trên 150oC Sơ đồ nguyên lý công nghệ ... nhiệt kiểu ống chùm a) Gi i thiệu Thiết bị trao đ i nhiệt kiểu ống chùm dạng thiết bị trao đ i nhiệt sử dụng rộng r i tất ngành công nghiệp ước tính có t i 60% số thiết bị trao đ i nhiệt gi i thiết... 1.1.2 Thiết bị trao đ i nhiệt 1.1.2.1 Thiết bị ngưng tụ kiểu a Gi i thiệu Thiết bị trao đ i nhiệt kiểu khung sử dụng rộng r i ngành công nghiệp đứng thứ hai thị phần thiết bị trao đ i nhiệt n i chung... Tháp hấp thụ Thiết bị phân li Tuốc bin Máy nén Tuốc bin thủy lực Bộ phận truyền động I Khí ẩm II Khí acid III.Khí IV Dung m i t i sinh V Dung m i bão hòa VI Dung m i tuần hoàn Thuyết minh sơ đồ quy