Tìm hiểu khái quát giàn nén khí trung tâm mỏ bạch hổ và tính toán các thông số cơ bản của tháp làm khô khí bằng trietylenglycol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG
TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG).
SINH VIÊN : NGUYỄN TIẾN MẠNH
LỚP : LỌC HÓA DẦU K53 VŨNG TÀU
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM
MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA
THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG).
GVHD: GS.TS :NGUYỄN DANH NHI
GVPB:
HÀ NỘI - 2013
Phụ lục
2
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
2
2
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Table of Contents
3
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
3

3
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Danh mục các hình vẽ trong đồ án
STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang
1 Hình 1.1 Giản đồ trạng thái pha của một cấu tử 17
2 Hình 1.2 Giản đồ pha điển hình của hệ đa cấu tử 18
3 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát giàn nén khí trung tâm 30
4 Hình 2.2 Bình tách đứng 44
5 Hình 2.3 Bình tách nằm ngang 45
6 Hình 2.4 Máy nén ly tâm 47
7 Hình 2.5 Máy nén pittông 49
8 Hình 2.6 Biểu đồ phạm vi hoạt động của các máy nén 50
9 Hình 2.7 Turbin khí 53
10 Hình 2.8 Turbin khí 2 trục chu kì mở 54
11 Hình 2.9 Động cơ điện 55
12 Hình 2.10 Nguyên tắc hoạt động của tháp 57
13 Hình 2.11 Tháp đĩa 58
14 Hình 2.12 Các kiểu đĩa cơ bản 59
15 Hình 2.13 Tháp đệm 60
16 Hình 2.14 Các loại đệm 61
17 Hình 2.15 Sơ đồ cụm hấp thụ và tái sinh glycol 70
18 Hình 2.16 Tháp làm khô khí bằng TEG 76


4
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
4
4
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Danh mục bảng biểu trong đồ án

STT Bảng Tên bảng Trang
1 1.1 Thành phần (% thể tích) một số khí tự nhiên. 8-9
2 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành 9
3 1.3 Thành phần khí đồng hành ở vùng Đông Nam Á 9-10
4 1.4 Giới hạn cháy nổ (% thể tích) của một số chất 21
5 1.5 Thành phần tiêu biểu khí đồng hành mỏ Bạch Hổ 24
6 1.6 Thành phần khí cao áp và thấp áp vào CNG (%
mole)
25-26
7 1.7 Thành phần khí sau hệ thống sấy khí khô về bờ 27
8 2.1 Thành phần khí giai đoạn cuối của máy nén LP 29-30
9 2.2 Thành phần của các cấu tử đầu vào hệ thống nén
HP
32
10 2.3 Thành phần khí đầu ra máy nén HP 33-34
11 2.4 Thành phần condensate đen ở CCP 35-36
12 3.1 Tính chất hóa lý cơ bản của glycol 48
13 3.2 Các thông số cơ bản của một số chất hấp phụ 52
14 4.1 Thành phần (% thể tích) loại khí cần làm khô 57
15 4.2 Trình bày kết quả tính M
TB,
T
gth
,P
gth
58-59
16 4.3 Kết quả tính toán tháp hấp thụ hơi nước 65-66

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay hàng năm nước ta khai thác được gần 20 triệu tấn dầu và hàng tỉ m

3
khí.Đó là một nguồn tài nguyên rất quý giá đóng góp quan trọng cho nền kinh tế
nước ta.Cụ thể từ năm 1986 dầu thô Việt Nam đã xuất khẩu cho nhiều nước trên thế
giới thu về lượng ngoại tệ lớn góp phần sự phát triển nền kinh tế quốc dân.
5
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
5
5
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Trước năm 1995,lượng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ phải đốt bỏ ngoài
khơi,nhưng từ tháng 5 năm 1995 dường ống dẫn khí từ mỏ Bạch Hổ vào Bà Rịa-
Vũng Tàu đã được đưa vào hoạt động cung cấp cho nhà máy điện turbin khí Bà Rịa
và Phú Mỹ,đó là một cột mốc quan trọng trong ngành khí Việt Nam.Tuy chỉ là bước
đầu song đã tiết kiệm được 1.3 đến 1.4 tỷ đồng mỗi ngày.Đây là sự kiện đánh dấu
một bước tiến mới của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam.
Từ tháng 7 năm 1997 giàn nén khí trung tâm (CCP) mỏ Bạch Hổ đã hoàn thành
góp phần sơ chế và nâng cao sản lượng khí đưa vào bờ,thông qua nhà máy xử lý
khí Dinh Cố (GPP) để tách các sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao hơn nhằm nâng
cao hiệu quả sử dụng hợp lý nguồn khí hydrocacbon và đóng góp to lớn vào ngân
sách nhà nước.
Được phép của bộ môn Lọc Hóa Dầu ,Khoa Dầu Khí trường đại học Mỏ Địa
Chất và xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsopetro ,em đã tiến hành thu thập tài liệu
về giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ và tính toán một công đoạn của giàn trong
đề tài “tìm hiểu khái quát giàn nén khí trung tâm mỏ Bạch Hổ và tính toán các
thông số cơ bản của tháp làm khô khí bằng Trietylenglycol (TEG)”.
Trong quá trình thu thập nghiên cứu tài liệu , được sự giúp đỡ tận tình của Thầy
GS.TS Nguyễn Danh Nhi,các cán bộ kỹ thuật của xí nghiệp Vietsopetro em đã hoàn
thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Tự đáy lòng mình em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn Lọc Hóa
Dầu và Thầy Cô giáo đã dạy dỗ giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập tại

trường cũng như quá trình nghiên cứu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội,tháng 5 năm 2011
Sinh viên :Nguyễn Tiến Mạnh
Trân trọng cảm ơn!!!
6
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
6
6
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ HYDROCACBON
Ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới , tùy thuộc vào những cấu tạo địa chất
khác nhau , tồn tại các mỏ dầu và mỏ khí thiên nhiên.Thành phần chủ yếu của khí tự
nhiên và khí dầu mỏ là các hydrocacbon no như metan CH
4,
etan C
2
H
6
,propan
C
3
H
8
,butan C
4
H
10
và một số chất khác với hàm lượng nhỏ hơn.Ngoài ra còn có mặt
các chất khác như H
2

S,CO
2
,N
2,
He…và luôn có hơi nước.
1-1 Thành phần ,phân loại:
1-1-1 Phân loại theo nguồn gốc khai thác
Tùy theo nguồn gốc khai thác , người ta phân thành hai loại : Khí tự nhiên (hay khí
không đồng hành ) và khí đồng hành.
• Khí tự nhiên : Là hỗn hợp khí khai thác từ mỏ khí không có dầu.Thành phần
chính của khí tự nhiên là metan, etan,các chất khác chiếm hàm lượng nhỏ
hơn.Trên bảng 1.1 trình bày thành phần của một vài loại khí tự nhiên.
• Khí đồng hành :là hỗn hợp khí khai thác từ mỏ dầu ở trong lòng đất ,dưới
áp suất cao và nhiệt độ khá cao ,các chất khí tan nhiều vào trong dầu ,khi
khai thác đưa lên mặt đất ,do áp suất giảm nên khí thoát ra khỏi dầu ,tách
thành pha khí gọi là khí đồng hành.Trên bảng 1.2 trình bày thành phần một
số khí đồng hành.
Bảng 1.1 Thành phần (% thể tích) một số khí tự nhiên.
Cấu tử
Mỏ
Gấu(Nga)
Mỏ Saratov Mỏ Rồng (VN) Mỏ Lan Tây (VN)
C
1
98,1 94,7 84,47 88,5
C
2
0,2 1,8 7,22 4,3
C
3

0,004 0,2 3.46 2,4
i-C
4
0,002 0,1 1,70 0,6
n-C
4
0,01 0,1 1,70 1,6
C
5
+ 0.01 0,1 1,30 1,4
N
2
1,3 0,2 1,49 0,3
CO
2
0,374 0,3 1,49 1,9
H
2
0,374 0,3 1,49 1,0
H
2
O Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa
Bảng 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành
7
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
7
7
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Cấu tử Mỏ
Tumazinskhi

Mỏ Kulesovski Mỏ
Bạch Hổ
Mỏ
Đại Hùng
C
1
63,4 30,9 71,59 77,25
C
2
10,5 26,8 12,52 9,49
C
3
11,1 21,8 8,61 3,83
i-C
4
1,2 2,4 1,75 1,43
n-C
4
2,8 4,4 2,96 1,26
C
5
+
2,0 1,5 1,84 2,33
CO
2
2,0 0,4 0,72 4,5
N
2
9,0 11,0 0,72 4,5
H

2
9,0 0,8 0,72 4,5
H
2
S 9,0 0,8 0,72 4,5
H
2
S Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa
Bảng 1.3 Thành phần khí đồng hành vùng Đông Nam Á
Cấu tử Indonesia Thái Lan Việt Nam
C
1
65.4 67.2 71.5
C
2
6.4 8.7 12.5
C
3
6.6 4.5 8.6
i-C
4
1.5 1.0 1.8
n-C
4
2.1 1.0 3.0
C
5
+
3.0 0.8 1.8
H

2
S và CO
2
15 16 0.7
1.1.2 Phân loại theo thành phần định lượng
Tùy theo hàm lượng các khí axit H
2
S,CO
2
CO
2
có trong khí người ta phân thành
:Khí chua và khí ngọt.
• Khí chua :là khí chứa hàm lượng H
2
S≥5,7mg H
2
S và/hoặc CO
2
≥2% thể tích
trong 1m
3
khí đó ở áp suất 1 bar và 15
0
C.
• Khí ngọt :là khí có hàm lượng H
2
S và CO
2
nhỏ hơn qui định trên

Sự có mặt của H
2
S và CO
2
ảnh hưởng nhiều tới chất lượng các sản phẩm khí
(như khí khô,LPG và Condensat) do đó nếu khí thuộc loại chua thì trong dây
chuyền công nghệ xử lý khí phải được trang bị phân xưởng loại H
2
S và CO
2
đến
hàm lượng cho phép mới có thể vận chuyển chế biến và sử dụng các sản phẩm khí
một cách an toàn và hiệu quả.
• Phân loại theo hàm lượng C
2
+
:
- Khí khô là khí có hàm lượng C
2
+
8
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
8
8
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
- Khí ẩm là khí có hàm lượng C
2
+
• Khí giàu,khí nghèo (hoặc khí béo ,khí gầy )
Để có thể thu hồi sản phẩm lỏng (C

3
+
)đạt hiệu quả kinh tế ,người ta thường
tính toán đánh giá sản lượng C
3
+
theo cách theo cách phân loại này khí được chia
thành khí béo và khí gầy.
-khí béo là khí có hàm lượng C
3
+
≥50g/Nm
3
khí
-Khí gầy là khí có hàm lượng C
3
+33
khí ở 15
0
C và 1bar
Căn cứ vào chỉ tiêu này ,các khí đồng hành mỏ Bạch Hổ ,Đại Hùng ,Rồng có
hàm lượng C
3
+
khoảng 200_300g /1m khí ,chúng ta là khí béo.
Khí càng béo thì càng tách được nhiều sản phẩm lỏng (như khí dầu mỏ hóa
lỏng LPG hoặc xăng tự nhiên C
5
+
).Các sản phẩm hóa lỏng từ khí có giá trị kinh tế

cao hơn nhiều so với khí đốt làm nhiên liệu không qua chế biến.
1.2 Một số tính chất cơ bản của khí và các sản phẩm của khí
1.2.1 Áp suất hơi bão hòa :
Áp suất hơi bão hòa là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại tại nhiệt độ nhất
định,khi tốc độ bay hơi và tốc độ ngưng tụ trên bề mặt chất lỏng bằng nhau.Ta có
thể coi gần áp suất hơi bão hòa P của một dung dịch lỏng tuân theo công thức:
P=
Với Pi và Xi lần lượt là áp suất hơi bão hòa và nồng độ mol của các cấu tử I trong
hỗn hợp lỏng.
Vậy hợp phần I có nồng độ càng lớn, có áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa
càng
nhiều chât dễ bay hơi.
1.2.2 Cân bằng lỏng- hơi.
Hệ số cân bằng pha của mỗi cấu tử được định nghĩa là tỷ số của phần mole của
cấu tử đó trong pha khí (y
j
) và phần mole của cấu tử đó trong pha lỏng (x
i
),khi hai
pha nằm cân bằng với nhau ở P và T xác định.
K
i
= (1.12)
Tại áp suất dưới 100psi,các định luật Rault và Dalton về dung dịch lý tưởng được
dùng để dự đoán hệ số cân bằng pha.Theo định luật Rault thì áp suất riêng phần P
i
của một cấu tử trong hệ đa cấu tử là tích số mole của cấu tử đó trong pha lỏng với
áp suất bão hòa của nó.
9
GVHD: Nguyễn Danh Nhi

9
9
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
P
i
= x
i
.P
vi
(1.13)
Trong đó :
P
i
:áp suất riêng phần của cấu tử i, psia.
p
vi
:áp suất hơi bão hòa cấu tử i ,psia
x
i
:phần mole cấu tử I trong pha lỏng.
Theo dịnh luật Dalton ,áp suất riêng phần của một cấu tử là tích phần mole cấu
tử đó trong pha khí với áp suất tổng của hệ.
P
i
= y
i
.P (1.14)
Trong đó :
P : áp suất tổng của hệ, psia
Y

i
:phần mole cấu tử I trong pha khí.
Tại trạng thái cân bằng ta có thể kết hợp hai định luật trên như sau:
x
i
.P
vi
= y
i
.P (1.15)
suy ra:
(1.16)
Biểu thức 1.16 cho thấy với các dung dịch lý tưởng hệ số cân bằng chỉ một hàm
của nhiệt độ và áp suất của hệ.
Đối với các dung dịch thực có thể xác định hằng số cân bằng pha lỏng –hơi theo
phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích phức tạp hơn nên không đề cập ở
đây (khi cần tham khảo giáo trình công nghệ lọc dầu).
1.2.3 Khối lượng riêng , tỉ khối
- Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó
ở nhiệt độ và áp suất nhất định.Khối lượng riêng thường được biểu diễn bằng
g/dm
3
hay kg/m
3
.Áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa càng nhiều chất dễ
bay hơi.
- Tỉ số giữa khối lượng riêng của khí A so với khối lượng riêng của khí B
được gọi là tỉ khối của A so với B
D
a/b

=ρ
A
/ρ
B
(ở T và P xác định)
Trong đó ρ
A
khối lượng riêng của khí A
Ρ
B
khối lượng riêng của khí B
Trong thực tế người ta chọn không khí để làm chất so sánh, lúc đó ta có:
Dkhí/kk=(ρkhí/ρkk ) =Mkhí /29
Trong đó 29 là klpt trung bình của không khí
10
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
10
10
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
M là klpt của khí.ví dụ đối với meetan ta có M
C1
=16 vậy M
C1
=16
vậy d
C1/kk
=16/29 =0.55
Đối với hỗn hợp khí , ta có thể tính klpt trug bình theo công thức :
M
hhtb

= với Mi-klpt của khí j
Yj phần mol của j
Lúc đó tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí ) đối với không khí là:M
hh
/29
Căn cứ vào tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí )người ta có thể biết khí đó
nặng hơn hay nhẹ hơn không khí.
Như vậy nếu d
khí
<1, khí nhẹ hơn không khí.
Nếu d
khí >1
khí nặng hơn không khí
Ví dụ : d
C1
=0.55 <1 nên metan nhẹ hơn không khí
D
c3
=1.52> 1 nên propan nặng hơn không khí
1.2.4 Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho mức cản trở giữa hai lớp chất lưu khí
chúng chuyển động tương đối với nhau (ma sát nội).
Độ nhớt phụ thuộc rất phức tạp vào bản chất ,nhiệt độ, nồng độ ,áp
suất.Không có một phương trình toán học nào, dù ở dạng rất phức tạp, cho
phép tính độ nhớt của tất cả các sản phẩm dầu mỏ, mà chỉ có những phương
trình gần đúng để tính độ nhớt cho những phân đoạn rất hẹp.Tuyn vậy , độ
nhớt lại là một đại lượng quan trọng để đánh giá phẩm chất như đánh giá độ
truyền nhiệt,khả năng lưu chuyển,tính toán đường ống ,bơm,hiệu suất của
đĩa trong tháp chưng cất…
Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng tính toán dòng chảy cho

hydrocacbon lưu chất .Độ nhớt đại diện cho trở lực gây ra bởi lục hấp dẫn
giữa các lớp lưu chất kề nhau ( ma sát nội giữa các phân tử ) giữa bề mặt
phân cách của lưu chất .
Hai lớp chất lưu chuyển động tương đối với nhau với tốc độ v tuân theo
F = (1.17)
Trong đó :
A : Diên tích tiếp xúc giữa hai lớp chất lỏng (cm
2
).
h : Độ dày của lớp chất lỏng (cm)
: Độ nhớt (hệ số độ nhớt ).
V : Tốc độ (cm/sec)
Đơn vị của độ nhớt là poise ,sử dụng nhiều nhất là centipoise.Poise là
đơn vị đo của độ nhớt (động lực học) tuyệt đối.
1 poise = 1(dyne) (sec) per cm
2
.
1 Centipoise = 0.01 J.s/cm
2
= 0.001 Pa.s
Độ nhớt động học :
11
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
11
11
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
V = (1.18)
Trong đó :
D –khối lượng riêng .
Đơn vị của độ nhớt động học là stoke (cm

2
/sec).
1 Centistoke = 0.01 cm
2
/s = 1.10
-6
m
2
/sec.
Bởi vì lực liên kết phân tử là một hàm số về khoảng cách giữa các phân tử,độ
nhớt phụ thuộc vào lưu chất là lỏng hay là khí tại nhiệt độ và áp suất của hệ.Độ nhớt
phụ thuộc vào lưu chất là lỏng hay khí tại nhiệt độ và áp suất của hệ.Độ nhớt của
chất lỏng lớn hơn nhiều so với khí ở cùng điều kiện áp suất nhiệt độ .Cùng với tỉ
trọng ,nó tạo điều kiện thuận lợi để xem độ nhớt của lỏng và của khí một cách riêng
biệt.
Một số tính chất vật lý của Hydrocacbon ,H
2
S và CO
2
được trình bày trong bảng
1.5
1.2.5 Entapy:
Trong ngành chế biến khí ta thường sử dụng Entalpy H, đây không phải là entalpy
tuyệt đối mà là đọ biến thiên entalpy từ nhiệt độ gốc quy ước T
0
đến nhiệt độ đang
xét T.Đơn vị đo là kcal/kg hoặc kj/kg
Entalpy được định nghĩa bằng biểu thức : H= U+PV
Trong đó :U –là hàm trạng thái, P,V là thông số trạng thái,chỉ đặc trưng cho trạng
thái .Sử dụng Entalpy đẻ tính chế độ nhiệt của bất kì thiế bị chế biến khí nào.

1.2.6 Nhiệt dung :
Nhiệt dung (C) của một chất là lượng nhiệt cần thiết để làm tăng nhiệt độ một đơn
vị chất đó lên 1
0
C,thường được đo bằng cal/kg.
0
C (hoặc các đơn vị đo khác như
J/mol.
0
C,j/kg.
0
C).Nhiệt dung là hàm quá trình có giá trị phụ thuộc vào áp suất ,nhiệt
độ và bản chất.
Nhiệt dung của các hydrocacbon tăng tuyến tính gần như nhiệt độ,giảm theo tỷ
khối ,giảm theo các hydrocacbon nhẹ tăng nhanh hơn theo nhiệt độ .
Đối với các hỗn hợp ở áp suất khí quyển , nhiệt dung riêng được xác định như
sau:
C
pth
=
Trong đó :Cpi là nhiệt dung mol của cấu tử thứ i ở nhiệt độ của hệ;y
i
là phần mol
của cấu tử thứ i.
Ở áp cao hơn nhiệt dung riêng của các hydrocacbon khí và hỗn hợp của chúng
cũng phụ thuộc vào áp suất .Trong trường hợp này nhiệt dung riêng của các
hydrocacbon khí được xác định theo phương trình:
12
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
12

12
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
C
p
=

-C
p
C
p
là nhiêt dung mol của các hydrocacbon ở nhiệt độ và áp suất của hệ ;C
0
p
i
là nhiệt dung mol của cấu tử thứ I ở trạng thái lý tưởng ở nhiệt độ của hệ ;C
p
:đại lượng hiệu chỉnh cho áp suất.
1.2.7 Nhiệt độ và áp suất tới hạn.
Trong cân bằng lỏng-hơi hai đại lượng quan trọng có ảnh hưởng chủ đạo là áp
suất và nhiệt độ,lỏng chỉ tồn tại khi nhiệt độ của hệ thấp hơn một một giá trị nhiệt
độ gọi là nhiệt độ tới hạn.Khi nhiệt độ của hệ lớn hơn nhiệt độ tới hạn thì không tồn
tại pha lỏng dù có biến đổi áp suất đến bất kì giá trị nào.
Áp suất ứng với nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn là thể tích tới hạn (V
c
)
Nhiệt độ tới hạn của các Hydrocacbon riêng biệt từ C
1
C
15
có thể xác định với độ

chính xác ± 0.1K theo ohuowng trình :
T
gh
= + 190.7
Trong đó : n số nguyên tử cacbone trong hydrocacbon.
Áp suất tới hạn của các Hydrocacbon từ C
1
C
20
(trừ C
18
) có thể định chính xác đến
0.05 Mpa theo quan hệ :
P =

Trong đó n là số nguyên tử các Hydrocacbone.
Thể tích tới hạn được xác định theo công thức (Áp dụng cho C
3
→ C
16
độ chính xác
đến 4cm
3
/mole.)
V = 58,0*n+22
Giản đồ trạng thái pha của hệ một cấu tử
Theo phương trình trên ta có giản đồ pha hệ một cấu tử
13
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
13

13
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
H…nh 1.1: giản đồ pha hệ 1 cấu tử
Đường OA: đường cong cân bằng Rắn – Hơi
OB: đường cong cân bằng Rắn – Lỏng
OC: đường cong cân bằng Lỏng – Hơi ( đường điểm sương, đường điểm sôi)
C: điểm tới hạn
Pc: áp suất tới hạn ( là áp suất lớn nhất mà tại đó còn tồn tại 2 pha lỏng-hơi)
Tc: nhiệt độ tới hạn ( là nhiệt độ lớn nhất mà tại đó còn tồn tại 2 pha lỏng-hơi)
Điểm O là điểm ba pha ,ứng với áp suất và nhiệt độ tại O cả 3 pha cùng tồn tại (rắn
– lỏng – hơi).
Nếu xét ở điều kiện đẳng áp P
1
,trong khoảng từ m đến n,hệ ở trạng thái rắn.Tại
điểm n nếu hệ được cấp nhiệt (ở P và T không đổi ),trạng thái rắn sẽ hóa lỏng (nóng
chảy ),do đó quá trình nóng chảy đang xẩy ra,hệ tồn tại 2 pha rắn và lỏng.
Khi quá trình nóng chảy hoàn thành ,hệ chỉ còn một pha lỏng.Từ bên phải n đến
bên trái điểm P,hệ tồn tại ở pha lỏng.Tại điểm P,nếu được cấp nhiệt (ở P và T không
đổi),chất lỏng sôi và bay hơi .Khi quá trình sôi đang diễn ra,hệ gồm 2 pha lỏng và
hơi,khi quá trình sôi hoàn thành,hệ chỉ còn 1 pha hơi từ bên phải điểm P,nếu nhiệt
độ tăng,ta có hơi quá nhiệt.
Vùng “gfph” thường được xác nhận bằng thực nghiệm,đó là một vùng đặc biệt
xung quanh điểm tới hạn C,ở đó chất đặc quánh không phải hơi thông thường mà
cũng không phải là lỏng,đó là chất lưu đặc quánh (densen fluid).
14
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
14
14
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Trong thực tế chúng ta thường gặp hỗn hợp nhiều chất chứ không phải lúc nào

cũng tiếp cận với chất nguyên chất ,do đó giản đồ pha của hệ đa cấu tử khác nhiều
so với giản đồ pha hệ một cấu tử.Giản đồ pha điển hình cho hệ đa cấu tử được trình
bày trên hình 1.2
15
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
15
15
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Giản đồ pha hệ nhiều cấu tử:
H…nh 1.2. Giản đồ pha cho hệ nhiều cấu tử
- Đường Co : Đường điểm bong bóng (Bắt đầu sôi)
- Đường C
100
: Đường điểm sương (Bắt đầu ngưng tụ hay sắp kết thúc sôi)
- Đường C
80
, C
60
,…. Là các đường đẳng lượng
- Điểm C là điểm giả tới hạn cảu hỗn hợp
- Điểm N: là điểm áp suất ngưng tơi hạn ( áp suất lớn nhất mà ở đó còn tồn tại 2 pha
lỏng- hơi)
- Điểm M: là điểm nhiệt độ ngưng tới hạn (nhiệt độ lớn nhất mà ở đó còn tồn tại 2
pha lỏng-hơi)
- Vùng CNBM: là vùng ngưng tụ ngược.Trong vùng này xẩy ra sự ngưng tụ hơi
thành lỏng (ví dụ ở nhiệt độ T không đổi ) khi áp suất giảm (đường ABDE trên hình
),khi giảm áp suất đến B,bắt đầu có những giọt lỏng,tiếp tục hạ áp suất đến E thì
lỏng lại bay hơi ,đến E thì lỏng hóa hơi hoàn toàn.
Như vậy sự ngưng tụ chỉ xẩy ra trong có áp suất và nhiệt độ nằm trong vùng
CMNC (vì vậy được gọi vùng này là vùng ngưng tụ ngược : retrogradezone ).

Trong tính toán cho hệ nhiều cấu tử hydrocacbon người ta thường dùng các thông
số giả tới hạn theo qui tắc Kay :
16
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
16
16
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
P
gth
=
T
gth
=
Trong đó :
P
gth
: áp suất giả tới hạn của hỗn hợp
P
th.i
: áp suất tới hạn của cấu tử i
T
ght
: nhiệt độ giả tới hạn của hỗn hợp
T
th.i
: nhiệt độ tới hạn của cấu tử i
X
i
: phần mol của I trong hỗn hợp
Đối với nhiệt độ tới hạn thực,cần dùng công thức sau :

Trong đó : nhiệt độ tới hạn thực của hỗn hợp khí.
nhiệt độ tới hạn của cấu tử i.
phần thể tích tới hạn của cấu tử i.
=
Y
i
: phần mol của cấu tử i.
: thể tích tới hạn của mỗi cấu tử
1.2.8 Giới hạn cháy nổ
Trong công tác đề phòng cháy nổ, người ta thường rất quan tâm đến vấn đề : liệu
những yếu tố nào ảnh hưởng trực tiếp đến sự cháy nổ? Một trong những yếu tố
quan trọng là nồng độ nhiên liệu trong không khí phải đạt đến một ngưỡng giới hạn
nhất định.
 Nồng độ nhỏ nhất tính theo( % thể tích hay % mol) của nhiên liệu trong hỗn
hợp với không khí có thể cháy khi gặp lửa gọi là giới hạn cháy nổ trên.Vùng
nằm giữa hai cháy nổ gọi là vùng cháy nổ.Khi nồng độ nhiên liệu nhỏ hơn
giới hạn cháy nổ dưới,sự cháy không xẩy ra do nồng độ quá loãng.Ngược lại
sự cháy không xẩy ra được do thiếu oxy.
17
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
17
17
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Trong bảng 1.4 Giới hạn cháy nổ (% thể tích ) của một số chất.
Chất khí
Hỗn hợp với không khí Hỗn hợp với oxy
Giới hạn dưới Giới hạn trên Giới hạn dưới Giới hạn trên
Metan 5.3 14.0 5.4 61.0
Etan 3.0 12.5 3.0 66.0

Propan 2.2 9.5 2.3 55.0
n-butan 1.9 8.5 1.8 49.0
i-butan 1.8 8.4 1.8 49.0
n-pentan 1.5 8.3 1.8 49.0
i-pentan 1.4 8.3 1.8 49.0
n-hexan 1.2 7.7 1.8 49.0
Etylen 3.1 32.0 3.0 80.0
Propylen 2.4 10.3 2.1 53.0
H
2
S 4.3 45.5 2.1 53.0
1.2.9Hệ số nén
Đối với hỗn hợp khí lý tưởng thì các phân tử của nó không tương tác lẫn
nhau.Trong trường hợp này thì áp suất (P) thể tích (V) và nhiệt độ (T) đối với
những phân tử có tương quan bằng phương trình trạng thái :
P.V = n.R.T (1.1)
Trong đó R là hằng số khí lý tưởng.
Khí đồng hành là khí thực do đó chỉ áp dụng phương trình trên cho khí đồng
hành ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ cao.Với áp suất cao ,nhiệt độ thấp thì giữa
các phân tử khi có sự tương tác lẫn nhau ,thể tích riêng của phân tử đáng kể so với
thể tích khối khí .Phương trình trạng thái của khí thực sự là cần tìm là :
F(V,P,T,n) = 0
Để mô tả phương trình người ta đưa hệ số hiệu chỉnh hay còn gọi là hệ số nén
(Z).
P.V =Z.n.R.T (1.2)
Trong đó : Z
Trong đó : V
th
:thể tích của khí thực
V

lt
:thể tích của khí lý tưởng
Z là một đại lượng phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ.
18
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
18
18
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
1.2.10 Nhiệt cháy (nhiệt trị )
Nhiệt cháy (còn gọi là nhiệt trị) là lượng nhiệt do phản ứng cháy một đơn vị thể
tích nhiên liệu trong oxy nguyên chất tỏa ra.Đối với một hydrocacbon C
x
H
y
,phản
ứng cháy xẩy ra theo phương trình :
CxHy +(x+y/4) O
2
xCO
2
+y/2 H
2
O +Q
Trong đó Q-nhiệt cháy (nếu đốt 1kg CxHy thì Q đo bằng kcal hay KJ/Kg, nếu
đót 1m
3
khí ở điều kiện tiêu chuẩn thì Q đo bằng (Kcal hay KJ/Nm
3
), hoặc các đơn
vị đo năng lượng khác .

Nếu toàn bộ lượng nước do phản ứng cháy sinh ra tồn tại ở thể lỏng thì Q
t
được
gọi là nhiệt cháy trên(nhiệt trị cao).Nếu nước do phản ứng cháy sinh ra tồn tại ở thể
hơi thì Q
d
được gọi là nhiệt cháy dưới (nhiệt trị thấp).
Đối với hỗn hợp khí , nhiệt cháy được tính bằng phương trình :
Q
hh =
Trong đó đối với nhiệt trị tính theo khối lượng thì :
Qi- nhiệt trị khối lượng (KJ/Kg) của khí i
Xi- phần khối lượng của khí i trong hỗn hợp
Xi =Mi/ (với Mi là khối lượng khí i trong hỗn hợp nhiên liệu)
Đối với nhiệt cháy theo thể tích , thì :
Qi- nhiệt trị thể tích (KJ/m
3
) hay (MJ/m
3
) của i
Xi- phần trăm thể tích (hay % mol) của khí I trong hỗn hợp nhiên liệu.
Trong bảng 1.5 trình bày nhiệt cháy thể tích và nhiệt cháy khối lượng của một số
khí.
19
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
19
19
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.4 Nhiệt cháy dưới của số khí(ở 1atm)
Khí

Nhiệt cháy thể tích
(MJ/m
3
)
Nhiệt cháy khối
lượng(MJ/Kg)
CH
4
(khí) 37.694 55.563
C
2
H
6
(khí) 66.032 51.920
C
2
H
6
(lỏng) 18458 51.920
C
3
H
8
(khí) 93.972 50.387
C
3
H
8
(lỏng) 25394 50.008
i-C

4
H
10
(khí) 121.426 49.396
i-C
4
H
10
(lỏng) 27621 49.044
n-C
4
H
10
(khí) 121.799 49.540
n-C
4
H
10
(lỏng) 28718 490158
i-C
5
H
12
(khí) 149.319 48.931
i-C
5
H
12
(lỏng) 30333 48.579
n-C

5
H
12
(khí) 149.654 49.041
n-C
5
H
12
(lỏng) 30709 48.667
1.2.11Độ ẩm , điểm sương của khí.
 Độ ẩm (còn gọi là lượng ẩm) là lượng nước có trong hỗn hợp khí ở áp suất
 Độ ẩm tuyệt đối : là lượng nước có trong một đơn vị thể tích ở điều kiện bão
hòa hơi nước (tính bằng mgH
2
O/m
3
khí hay kg H
2
O/10
6
m
3
khí)
 Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng nước có thực tạo điều kiện nhiệt độ và
áp suất đã cho so với lượng nước bão hòa ở cùng nhiệt độ và áp suất đó.(Độ
ẩm tương đối thường tính theo %).
1.2 Khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ
1.2.1 Sơ lược về khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ
Mỏ Bạch Hổ được đưa vào khai thác năm 1986,trong 10 năm đầu khí đồng
hành khai thác được chỉ sự dụng rất ít còn lại phải đốt bỏ đến 93,5%.Bình quân

khai thác mỗi tấn dầu thu được khoảng 180m
3
khí đồng hành.
20
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
20
20
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.5 :Thành phần tiêu biểu khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ.
Cấu tử CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
i-C
4
H
10
n-C
4
H
10
C
5
H

12
H
2
S,CO
2
%V 71,59 12,52 8,61 1,75 2,96 1,84 0,72
Tháng 12 năm 1993 hợp đồng xây dựng đường ống dẫn khí từ Mỏ Bạch Hổ
vào bờ được kí kết giữa 2 công ty PVGC (Công ty chế biến và kinh doanh các
sản phẩm khí ) và HUYNDAI HEAVY INDUSTRIES.Đến năm 1995 đường
ống hoàn toàn thành đưa 1 triệu m
3
khí /ngày đêm vào bờ.
Đường ống dẫn khí có đường kính 16 inch (tương đương 406 mm),tổng chiều
dài là 124 Km,áp suất 139 bar (137,1atm).
Đầu tháng 10 năm 1998 Nhà máy khí hóa lỏng (LPG) Dinh Cố vận hành thứ
bước 1,hệ thống tách nén và thu gom khí của Mỏ Bạch Hổ trong giai đoạn tiến
hành vận hành theo hai chế độ thu gom :3,6 triệu m
3
khí/ngày đêm và 2,4 triệu
m
3
khí /ngày.đêm.
Thành phần cao áp và thấp áp vào giàn nén lớn (GNL): bảng 1.7
Hiện nay GNL đang thực hiện chế độ vận hành 4.1 triệu m
3
khí /ngày.đêm
vào bờ.Áp suất vận hành vào khoảng 125bar,nhiệt độ sau hệ thống sấy khô khí
là 45
0
C.

1.1.2 Các vấn đề kĩ thuật đối với khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ
- Tách lỏng tự do ( dầu và nước muối) và các chất rắn cuốn theo để tránh cản trở
dòng chảy,ăn mòn,bào mòn làm rỗ bề mặt kim loại đối với đường ống thiết bị
và gây ách tắc dòng chảy.
- Tách loại nước ra khỏi khí nhằm tránh : ăn mòn ,tạo hydrate ,ách tắc dòng chảy
,giảm nhiệt trị của khí ,đông đặc trong các thiết bị hoạt động lạnh sâu.
Đối với quá trình vận hành chuyển khí giới hạn của hàm lượng nước là
3.17Kg/10
6
std m
3
(tương đương 3.17 mg /std m
3
).thành phần và tính chất khí
đồng hành của Mỏ Bạch Hoorsau xử lý kĩ thuật ,mẫu khí về bờ để phân tích
bằng sắc kí (bảng 1.8).
21
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
21
21
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.6 : Thành phần khí cao áp và thấp áp vào CNG (% mole).
Dòng khí Cao áp (CTP-2) Thấp áp (CTP-2)
CO
2
0.01418 0.01358
N
2
0.01908 0.04628
C

1
74.487 43.7464
C
2
12.1581 22.0184
C
3
6.34083 17.5539
i- C
4
1.37185 4.3421
n- C
4
2.00033 6.33023
Neo-C
5
0.0074 0.2305
i- C
5
0.56473 1.6852
n- C
5
0.6762 1.89253
2.2 DMC
4
0.01195 0.03018
C
y
C
5

+ 2.3 DMC
4
0.04355 0.10218
2MC
5
0.17083 0.38115
3MC
5
0.082113 0.17513
n-C
6
0.030753 0.59445
2.2 DMC
5
0.00345 0.00583
McyC
5
0.06033 0.1086
2.4DMC
5
0.00505 0.0092
2.2.3 TMC
4
0.00068 0.00135
Benzen 0.05448 0.0739
3.3 DMC
5
0.00233 0.00345
C
y

C
6
0.0432 0.07718
2MC
6
0.04615 0.06003
2.3 DMC
5
0.01458 0.0144
1.1DMC
y
C
5
0.01003 0.01438
3MC
6
0.04985 0.006098
1t3 DMC
y
C
5
0.01425 0.01808
1c3DMC
y
C
5
0.01593 0.02023
1t2DMC
y
C

5
0.02348 0.02953
n-C
7
0.19833 0.2009
McyC
6
0.09718 0.09598
C
8
0.20385 0.12518
Toluen 0.03478 0.01653
n-C
8
0.14428 0.05685
C
9
0.2245 0.0557
n-C
9
0.09753 0.00985
C
10
0.12703 0.00615
n-C
10
0.06248 0.00105
C
11
0.06335 0.0001

n-C
11
0.04083 0.0002
C
12
+
0.10673 0
C
5
+
3.60875 5.94915
22
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
22
22
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.7 : Thành phần khí sau hệ thống sấy khí khô về bờ
Tên mẫu Khí sau TEG-GNL Khí vào bờ (*)
Tên cấu tử %mole %mole
N
2
0.083 0.144
CO
2
0.024 0.026
C
1
74.118 73.363
C
2

12.697 12.636
C
3
7.191 7.270
i-C
4
1.617 1.678
n-C
4
2.321 2.446
i-C
5
0.605 0.679
n- C
5
0.662 0.763
C
6
0.442 0.587
C
7
0.0183 0.286
C
8
+
0.056 0.125
C
9
0.00 0.00
C

10
0.00 0.00
Tổng 100.00 100.00
KL riêng(1atm,20
0
C,kg/m
3
) 0.9459 0.9647
Trọng lượng phân tử 22.75 23.20
Nhiệt cháy cao(KJ/m
3
) 50643.5 55114.4
Nhiệt cháy thấp(KJ/m
3
) 45697.0 46456.6
Nhiệt độ tới hạn 232.7 234.7
Áp suất tới hạn(psia) 44.8 44.7
Giới hạn cháy nổ dưới(%V) 4.2 4.2
Giới hạn cháy nổ trên (%V) 13.1 13.1
23
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
23
23
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ GIÀN KHÍ
TRUNG TÂM MỎ BẠCH HỔ (CCP)
2.1 Sơ đồ tổng quát qui tr…nh công nghệ giàn nén khí trung tâm
2.1 Mục đích của giàn nén khí trung tâm (ccp)
24
GVHD: Nguyễn Danh Nhi

24
24
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Giàn nén khí trung tâm dược lắp đặt gồm Giàn Công Nghệ Trung Tâm Số 2( viết
tắt là CCPP-2),nhằm giải quyết việc xử lý sơ bộ khí đồng hành được thu gom từ các
giàn khai thác của mỏ Bạch Hổ,sau đó bơm khí vào bờ qua đường ống đường kính
16” để cung cấp khí đồng hành cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố.
Giàn CCP có công suất thiết kế là 8.1 triệu Nm
3
khí/ngày trong đó 4.1 triệu
Nm
3
/ngày đưa vào bờ ,còn 4 triệu Nm
3
/ngày dùng cho gaslift để khai thác
dầu tại mỏ Bạch Hổ.
Các qui trình giàn nén khí trung tâm là:
1-Loại nước , condensat và nén khí
2-Xử lý condensate
3-Đo condensate và khí.
4-Xử lý nước thải (trước khi xả xuống biển)
2.1.2.Sơ đồ tổng quát giàn nén khí trung tâm CCP (xem h…nh 2.1)
2.2 Mô tả các cụm thiết bị chính của giàn CCP
2.2.1 Hệ thống nén khí áp suất thấp (LP)
Khí áp suất thấp từ giàn công nghệ trung tâm số 2(CCP-2) được thu gom về
CCP qua đường ống dẫn 16” đi vào bình lọc phần hút của cụm LP( 1-V-254)để tách
chất lỏng cuốn theo trước khi đi vào máy nén cáp 1(1-K251) máy nén khi áp suất có
các thông số kĩ thuật thiết kế như sau:
- Lưu lượng khí : 10518 Kg/giờ tại phần hút cấp 1
17077 Kg/giờ tại phần hút cấp 2

- Áp suất hút : Cấp 1 : 95KPa (0.95bar)
Cấp 2: 365 KPa (3.65bar)
- Áp suất đẩy : Cấp 1: 400Kpa (4.00bar)
: cấp 2: 1084Kpa (10.84bar)
Để duy trì áp suất hút tại đầu vào của máy nén cấp 1,một phần khí đã được tách
từ các bình tách đầu vào nhập vào bình lọc khi phần hút LP trong trường hợp thiếu
khí LP.
Khí sau máy nén cấp 1 đi vào tháp ổn định condesate (1-T-231) để lấy đi phần
nhẹ từ condensate đen và tách phần nặng ra khỏi khí thấp áp.Trong trường hợp tháp
ổn định (1-T-231) không hoạt động ,khí từ sau máy nén cấp 1 của máy nén thấp áp
được làm lạnh trong trong một thiết bị làm lạnh trung gian LP(1-AC-253) trước khi
vào máy nén cấp 2.
Trong quá trình làm việc bình thường ,thiết bị làm lạnh trung gian không dùng
đến .Nó chỉ được sử dụng khi lượng condensate đen đi vào tháp ổn định (1-T-231)
thấp.Bộ báo động chênh lệch sẽ biểu thị điều kiện này.
25
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
25
25