Đề tài “ đề xuất công nghệ tách etan từ nguồn khí thương phẩm cho nhà máy GPP dinh cố “

Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Đề tài “ đề xuất công nghệ tách Etan từ nguồn khí thương phẩm cho nhà máy
GPP Dinh Cố “
I. Lý do chọn đề tài
Việt Nam là một trong những nước may mắn được sở hữu nguồn tài nguyên về
năng lượng vô cùng quý giá đó là nguồn tài nguyên dầu khí việc khai thác và sử dụng
nguồn tài nguyên này đã góp phần giúp nền kinh tế việt nam ngày cáng phát triển
Mặc dù nền công nghiệp khai thác và chế biến khí của việt nam còn khá non trẻ,
song cũng đã đi vào hoạt động ổn định. Sản phẩm của các nhà máy chế biến khí của
việt nam hiện nay là khí khô thương phẩm, LPG và condensate. Trong đó có hai loại
sản phẩm LPG và Condensat đã được tận dụng triệt để mang lại hiệu quả kinh tế mang
lại hiệu quả kinh tế cho quốc gia. Sản phẩm khí khô thương phẩm mà thành phần chủ
yếu là khí metan và Etan chỉ dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện với giá trị kinh
tế thấp. trong khi đó, trên thế giới người ta đã tận thu Etan để sử dụng làm nguyên liệu
cho ngành công nghiệp hóa dầu dể sản xuất ra hàng loạt sản phẩm mang lại hiệu quả
kinh tế cao. Vì vậy định hướng cho ngành công nghiệp hóa dầu là một hướng đi đúng,
phù hợp vói xu hướng thế giới và tiềm năng khí Việt Nam.
Hiện nay khí khô được chế biến tại nhà máy GPP Dinh Cố được cung cấp chủ yếu
cho các nhà máy điện và một phần cung cấp cho nhà máy đạm Phú Mỹ để sản xuất
phân Urê. Lượng khí khô cung cấp cho nhà máy đạm Phú Mỹ để sản xuất Urê chiếm
1/3 tổng lượng khí khô Cửu Long. Trong thành phần của khí khô Cưu Long có chứa 1
lượng lớn Etan (khoảng 12-13% mol). Đây là nguồn nguyên liệu có giá trị để sản xuất
Ethylene làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu mà tại Việt Nam vẫn đang nhập từ
nước ngoài về. Tuy nhiên công nghệ về xử lý khí tại nhà máy khí Dinh Cố không cho
phép tách được lượng C
2
nêu trên ra khỏi nguồn khí khô để tăng giá trị sử dụng cho
nguồn khí.
Vì vậy việc đưa ra 1 quy trình công nghệ để tách C
2
dựa trên nguồn khí khô

thương phẩm của nhà máy là điều cần thiết.
Khí tự nhiên ở Việt Nam đang khai thác là khí ngọt (khí có hàm lượng lưu huỳnh
tổng, H
2
S

, CO
2
, Hg …) dưới các tiêu chuẩn cho phép là yếu tố quan trọng để chế biến
trực tiếp từ khí thiên nhiên ra các sản phẩm khác mà không cần phải đầu tư các khu
công nghiệp phụ trợ để xử lý khí (loại bỏ lưu huỳnh , N
2
, CO
2,
…) giảm đáng kể chi phí
đầu tư xây dựng nhà máy
Lọc hóa dầu – K51
1
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Etan là nguồn nguyên liệu vô cùng quan trọng cho ngành công nghiệp hóa dầu và trên
thế giới hiện nay. Công nghệ chế biến khí chú trọng việc tách Etan để tận thu triệt để
nguồn tài nguyên vô giá này. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay Etan hầu như chỉ sử
dụng làm nguyên liệu gây nên sự lãng phí rất lớn so với việc sử dụng Etan làm nguyên
liệu. Nên với tiềm năng khí ở Việt Nam thì ngành công nghiệp chế biến khí có công
nghệ tách Etan là vô cùng quan trọng và cần thiết.
Vì vậy em đã quyết định chọn đề tài “ Đề xuất công nghệ tách etan từ nguồn khí
thương phẩm cho nhà máy GPP Dinh Cố” làm đồ án tốt nghiệp
Trong đó, Etan là một trong những nguồn nguyên liệu để sản xuất Etylen và các olefin
khác cho hiệu suất cao.
Ethylene được dánh giá là vua của ngành công nghiệp hóa dầu, vì từ đó người ta

có thể sản xuất ra hang loạt các sản phẩm các chất trung gian có giá trị kinh tế cao và
thực tiễn trong cuộc sống như: propylenoxit, etylenoxit, vinylclorua, vinylaxetat,
styrene, etylclorua…người ta đánh giá một nước phát triển về công nghiệp hóa dầu
qua khả năng sản xuất Etylene. Một trong những nguồn nguyên liệu để sản xuất
Ethylene và các olefin khác là từ khí thiên nhiên được thể hiện trong các sơ đồ sau:
Tính chất lý học Etan
STT Tính chất Giá trị
1 Khối lượng riêng và pha 0,548 g/m
3
, gas
2 Nhiệt độ sôi -88.6
0
C ( 184.5 K)
3 Áp suất tới hạn 707.8 psia
4 Nhiệt độ tới hạn 90.1 F
5 Nhiệt độ chớp lửa -135
0
C
6 Nhiệt độ tự bốc cháy 472
0
C
7 Giới hạn cháy nỏ 3.0 – 12.5%
Lọc hóa dầu – K51
2
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
DEA, TEA
NH
2

E.O

O
2
, XT Bột giặt
Axit axetic
Axetaldehyt O
2
, XT
Anhydricaxetic Sợi tổng hợp
HCL Cloroetyl Phụ gia cho xăng (tetra etyl chì)
H
2
SO
4
H
2
O Etanol Dung môi, phụ gia cho xăng
Butadien Cao su tổng hợp
C
6
H
6,
XT

- H
2
Etybezen Styren
Polyme hóa
P.E
Cl
2

Dicloetan - HCL Vinyl clorua PVC

Oligome hóa
Axit béo
Lọc hóa dầu – K51
3
Khí tự nhiên
Metan
Etan
Propan
Butan
Naphtha
Cycle oil
Dầu thô
Metanol
Dehydro hóa
Cracking hơi nước
FCC
Etylen
Propyle
n
Butadien
Butylen
MTO
Etan
Etylen
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Vì vậy em đã quyết định chọn đề tài “ Đề xuất công nghệ tách etan từ nguồn khí
thương phẩm cho nhà máy GPP Dinh Cố” làm đồ án tốt nghiệp.
II. Mục tiêu

- xây dựng sơ đồ công nghệ và xác lập các thông số nhằm thu hồi 85% Etan
- tối ưu hóa các thông số để tăng sản lượng Etan đồng thời vẫn phải đảm bảo các
yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng
III. Giới thiệu Quá trình cơ bản của công nghệ chế biến khí
khí thương phẩm
nguyên
liệu
sản phẩm
khí nhiên liệu
Cụm thiết bị 1 : xử lí sơ bộ nguồn nguyên liệu bao gồm
- Loại bụi ( tách các hợp chất rắn )
- Loại từng phần hoặc toàn bộ hơi nước trong không khí
- Loại bỏ từng phần hoặc toàn bộ : H
2
S, CO
2
, RS
2
, COS, CS
2
, RHS
- Loại khí N
2
Cụm thiết bị 2 : cụm tách lỏng ra khỏi khí ( chủ yếu là C
3
+
hoặc C
2
+
ra khỏi khí

Cụm thiết bị 3 : cụm ổn định ( loại C
2
-
ra )
Cụm thiết bị 4 : xử lý sản phẩm
Các phương pháp tách phân đoạn khí
Sau khi loại tạp chất cơ học và tách ẩm thì được đưa đi chế biến theo phương pháp
sau:
- Chế biến bằng phương pháp hấp phụ
- Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất
- Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ
Lọc hóa dầu – K51
4
1 2
3 4
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
1. Phuong pháp hấp thụ nhiệt độ thấp
Mục đích của quá trình hấp thụ là dùng dung môi để hấp thụ các cấu tử nặng mong
muôn, phần ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ là phân đoạn nhẹ, phần ra khỏi đáy tháp hấp thụ
là dung môi bão hòa được đưa sang tháp giải hấp để tái sinh dung môi và tách các cấu
tử hydrocacbon ra khỏi dung môi để tiếp tục đi chế biến.
Bản chất của quá trình là sự cân bằng giữa dòng khí và dòng lỏng do sự khuếch tán
chất từ pha này sang pha khác. Khi đạt cân bằng bền động lực sự khuếch tán được xác
định bằng hiệu số áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí và pha lỏng.
Nếu áp suất riêng phần của cấu tử trong pha khí lớn hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá
trình hấp thụ ( hấp thụ khí bởi chất lỏng ) ngược lại nếu áp suất riêng phần của cấu tử
bị tách ra ở trong pha khi nhỏ hơn trong pha lỏng thì xảy ra qua trình nhả hấp thụ ( khí
thoát ra khỏi chất long).
Trong tính toán thực tế, động lực của quá trình hấp thụ được biểu thị chính xác hơn
thông qua áp suất riêng phần mà còn thông qua nồng độ của các cấu tử tương ứng.

nguyên lý của quá trình hấ thụ là để tách khí propan và các hydrocacbon nặng hơn
khỏi khí đồng hành và khí tự nhiên.
Trong các nhà máy chế biến khí quá trình hấp thụ và giải hấp được tiến hành trong các
thiết bị và chưng cất loại mâm hoặc đệm. Thông thường 2 thiết bị được kết hợp với
nhau tạo thành chu trình kín: dung môi sau khi hấp thụ khí (tại tháp hấp thụ) sẽ đi qua
tháp chưng cất. Tại đây xảy ra quá trình giải hấp. phần khí thu được ở đỉnh tháp được
đem đi chế biến hay sử dụng, phần dung môi tái sinh thu hồi ở đáy tháp được đưa
ngược lại tháp hấp thụ để hấp thụ khí (trong các nhà máy chế biến khí dung môi hấp
thụ thông thường được sủ dụng là các phân đoạn xăng, kerosene hoặc hỗn hợp của
chúng).
Lọc hóa dầu – K51
5
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp thụ
Sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp thụ
1:Tháp hấp thụ 6,7: Thiết bị làm mát bằng không khí
2: Tháp hấp thụ bốc hơi 8: Thiết bị làm lạnh bằng hơi nước
3: Tháp nhả hấp thụ 9: Hồi lưu
4,5: Thiết bị trao đổi nhiệt 10: Thiết bị đun sôi đáy tháp
I: Khí nguyên liệu II: Khí khô
III: Chất hấp thụ bão hòa IV: Chất hấp thụ bão hòa đã tách Etan
V: Khí khô VI: Các hydrocacbon nặng
VII: Chất hấp thụ tái sinh
2. chế biến bằng phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp
Quá trình phân tách khí được thực hiện khi dẫn hỗn hợp khí cần phân tách lần lượt qua
bình tách và tháp chưng cất làm việc ở nhiệt độ và áp suất thích hợp để thu được phân
đoạn: phân đoạn ra khỏi đỉnh tháp là hidrocacbon nhẹ, phân đoạn ra khỏi đáy tháp là
hidrocacbon nặng.
Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp thực hiện quá trình tách các cấu tử định trước hiệu qua
hơn sơ đồ hấp thụ nhiệt độ thấp và thiết bị chế tạo cũng đơn giản hơn.

Khác nhau về mặt nguyên lý giữa sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp và sơ đồ hấp thụ nhiệt
độ thấp là ở chỗ nguyên liệu đi vào sau thiết bị làm lạnh (toàn bộ hay một phần dòng
Lọc hóa dầu – K51
6
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
khí nguyên liệu) không có sự tách sơ bộ mà đưa thẳng vào tháp chưng, tại đó xảy ra sự
tách riêng biệt khí nguyên liệu thành khí khô (thoát ra từ đỉnh tháp) và phân đoạn các
hydrocacbon nặng (lấy ra từ đáy tháp)
Phụ thuộc vào sơ đồ nguyên lý của quá trình chưng cất nhiệt độ thấp , thiết bị cơ bản
của sơ đồ là các tháp chưng được chia làm 2 loai
- Tháp chưng-bốc hơi
- Tháp ngưng tụ-bốc hơi
Tháp chưng-bốc hơi làm việc như tháp chưng liên tục, dòng khí nguyên liệu đã được
làm lạnh sơ bộ tại thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi nhờ dòng khí đã tách benzin được đưa
vào phần giữu của tháp. Trên đỉnh tháp được làm lạnh bằng chu trình làm lạnh ngoài,
hỗn hợp khí ngưng tụ hồi lưu trở về đĩa trên cùng của tháp chưng, khí sản phẩm đã
tách benzin được dẫn theo đường II sau khi đã truyền lạnh cho khí nguyên liệu tại thiết
bị trao đổi nhiệt thu hồi.
Tháp ngưng-bốc hơi khác với tháp chưng bốc hơi ở chỗ hỗn hợp khí nguyên liệu được
trộn với sản phẩm đỉnh tháp, sau khi làm lạnh nhờ chi trình làm lạnh ngoài bằng
propan được đưa vào đĩa trên cùng của tháp chưng. Sản phẩm đỉnh tháp được trộn với
khí nguyên liệu, qua chu trình làm lạnh ngoài có nhiệt độ âm cần thiết, hỗn hợp đưa
qua thiết bị tách 2, phần khí sản phẩm đưa ra theo đường VI, còn phần còn lại được
đưa vào đĩa trên cùng của tháp ngưng tụ-bốc hơi
Tháp chưng-bốc hơi và tháp ngưng tụ-bốc hơi
Lọc hóa dầu – K51
7
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Tháp chưng-bốc hơi Tháp ngưng tụ-bốc hơi
1: Thiết bị trao đổi nhiệt 1: Chu trình làm lạnh ngoái

2: Tháp chưng bốc hơi 2: Tháp tách
3: Chu trình làm lạnh ngoài 3: Tháp ngưng tụ bốc hơi
4: Thiết bị tách I: Khí nguyên liệu
I: Khí nguyên liệu II: Khí đã tách benzin
II: Khí đã tách benzin III: Ống truyền nhiệt
III: Ông truyền nhiệt IV: Hydrocacbon nặng
IV: Hydrocacbon nặng V: Hồi lưu
3. Phương pháp ngưng tụ khí ở nhiệt độ thấp
Khí đồng hành được tách từ các mỏ khí khai thác dầu được nén bằng máy nèn khí, sau
đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí. Khí sau khi được sấy đưa qua thiết bị
trao đổi nhiệt làm nguội và đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó khí nén
được làm lạnh tới nhiệt đô âm cần thiết, sau đó đưa sang bộ phận tách khí , ở đó một
phần hydrocacbon đã ngưng tụ được tách ra.
Phần ngưng tụ (gọi là condensate) cảu bậc nén và làm lạnh khí đồng hành, được bơm
từ thùng chứa và qua bộ phận trao đổi nhiệt sang tháp tách Etan, tại đó phân đoạn chứa
Metan và Etan được tách ra. Sau đó benzin (phần ngưng tụ đã được tách Metan và
Etan) qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bính chứa, từ đó được đưa đi chế biến tiếp.
Phương pháp ngưng tụ ở nhiệt độ thấp -25
0
C,-35
0
C, áp suất cao 3,0 – 4,0Mpa được coi
là phương pháp có hiệu quả kinh tế hơn cả chế biến khí tự nhiên và đồng hành
Sơ đố chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp có thể được phân loại
theo số bậc tách 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc tại mỗi bậc phải tháo lỏng ra
Theo kiểu nguồn lạnh có thể có : chu trình làm lạnh ngoài, chu trình làm lạnh trong,
chu trình làm lạnh tổ hợp ( trong đó nguồn lạnh bao gồm làm lạnh trong và làm lạnh
ngoài)
 Chu trình làm lạnh ngoài: chu trình làm lạnh ngoài không phụ thuộc vào sơ đồ
công nghệ làm lạnh đặc biệt, tùy thuộc vào tác nhân làm lạnh mà có thể được chia làm

2 nhóm: nhóm 1 tác nhân làm lạnh và nhóm nhiều tác nhân làm lạnh. Chu trình làm
lạnh ngoài có ứng dụng hai hay nhiều tác nhân làm lạnh được gọi là chu trình làm lạnh
bậc thang.
Lọc hóa dầu – K51
8
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có chu trình làm lạnh dùng tác nhân hỗn hợp
1,4: Máy nén 8,10: Bộ phận tách lọc
3,6,9: Thiết bị trao đổi nhiệt 11: Tháp tách Etan
2,5: Trao đổi nhiệt không khí 12: Hồi lưu
7: Thiết bị bay hơi tác nhân làm lạnh tổ hợp 13,14: Van tiết lưu
I: Khí nguyên liệu
II: Khí khô
III: Hydrocacbon nặng
 Chu trình làm lạnh trong: có tác nhân làm lạnh chính là dòng khí đưa vào chế
biến. Chu trình này được chia làm 2 nhóm.
Nhóm 1: có sư kết hợp với tiết lưu dòng chất lỏng, một chất longgr được nhận
do sự tiết lưu condensat của bậc 1 và bậc 2 hoặc tiết lưu phần lỏng còn lại của
tháp tách Metan hoặc Etan.
Nhóm 2: có sự kết hợp với giãn nở khí. Một phần lạnh và nhiệt độ thấp nhận
được do quá trình giãn nở khí bằng tua bin.
Lọc hóa dầu – K51
9
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Về mặt nguyên tắc có thể sự dụng sơ đồ trong đó toàn bộ lượng lạnh cần thiết cho quá
trình nhận được do tiết lưu dòng lỏng condensate. Tuy nhiên sơ đồ có bộ
- Công đoạn tách khí ở áp suất cao
- Công đoạn giãn nở khi bằng tua bin có tách khí áp suất thấp
- Tách Metan của các chất lỏng ngưng tụ nếu yêu cầu định trước là nhận Etan và
các hydrocacbon nặng C

2
+
, tách Etan của condensate nếu yêu nhận propan và
các hydrocacbon nặng C
3
+
.
- Nén khí khô tới áp suất cần thiết để đưa vào đường ống dẫn.
 Chu trình làm lạnh tổ hợp: sơ đồ này có nhiều loại sơ đồ tùy theo yêu cầu sản
phẩm ta có thể thấy loại sơ đồ sau:
- Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp một bậc để nhận C
3
+
có chu trình làm lạnh tổ hợp
trong đó làm lạnh ngoài bằng propan và tiết lưu dòng chất lỏng.
- Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp hai bậc để nhận C
3
+
có chu trình làm lạnh tổ hợp
trong đó làm lạnh ngoài bằng propan và tiết lưu dòng chất lỏng.
- Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp hai bậc để nhận C
3
+
có chu trình làm lạnh tổ hợp
trong đó làm lạnh ngoài bằng propan và tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin giãn
nở khí.
- Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp ba bậc để nhận C
2
+
có chu trình làm lạnh tổ hợp

trong đó làm lạnh ngoài bằng propan và tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin giãn
nở khí. Trong sơ đồ này công đoạn giãn nở khí được sử dụng kết hợp với chu
trình làm lạnh bằng Etan hoặc Etylen
IV. Lựa chọn sơ đồ công nghệ tách C
2
IVa. Chế biến bằng phương pháp hấp thụ
Mức độ thu hồi C3 của quá trình chế biến khí bằng hấp thụ chỉ đật 40-45% nên
quá trình này không phù hợp cho quá trình chế biến khí để thu hồi Etan. Người ta cho
rằng công nghệ hấp thụ nhiệt độ thấp chỉ có hiệu quả đối với khí có hàm lượng C
3
+

lớn
hơn 350g/m
3
IVb. Chế biến bằng phương pháp chưng cất ở nhiệt độ thấp
Sự khác nhau giữa sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp và ngưng tụ nhiệt độ thấp là ở
chỗ nguyên liệu đi vào thiết bị sau khi làm lạnh (toàn bộ hay một phần khí nguyên
liệu) không có sự tách sơ bộ mà đưa thẳng vào tháp chưng. Tại đó xảy ra sự phân tách
Lọc hóa dầu – K51
10
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
riêng biệt khí nguyên liệu thành khí khô (thoát ra từ đỉnh tháp) và phân đoạn các
hydrocacbon nặng (lấy ra từ đáy tháp) phân ra 2 nhóm
- Chưng cất – bay hơi
- Ngưng tụ - bay hơi
Sơ đố chưng cất nhiệt độ thấp được ứng dụng phân tách khí béo , hàm lượng C
3
+
lớn

hơn 600g/m
3
.
IVc. Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ
Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trình làm lạnh bằng propan để tách C
3
+
nên
dùng quy trình một bậc. Sơ đồ nhiều bậc dùng để tách triệt để các phân đoạn C
2
, C
3
trở
lên. Trong các sơ đồ này thương sử dụng chu trình làm lạnh trong nhiều bậc hay tổ
hợp. Vì vậy phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp sử dụng chu trình làm lạnh có tubin
giãn nở khí là hiệu quả nhất. Sử dụng quy trình dạng tiết lưu tuabin để tạo nguồn lạnh
chỉ được dùng với khí béo và khí có độ ẩm thích hợp. Do đó công nghệ này chỉ sử
dụng để chế biến khí thiên nhiên trong trường hợp nguồn khí thiên nhiên có áp lực vỉa
cao hay vùng có khí ngưng tụ
- Tuabin lạnh chỉ nên sử dụng trong quy trình chế biến khí có nhiệt độ khoảng (-45
0
C,75
0
C) nên trong quá trình tách Etan điều kiện khắc nhiệt hơn ta chỉ sử dụng tuabin
lạnh thì sẽ không đủ nhiệt lạnh mà bổ xung nhiệt lạnh. Do vậy các sơ đồ chế biến khí
thu hồi Etan thường sử dụng chu trình làm lạnh tổ hợp
- Nếu chỉ sử dụng quá trình làm lạnh ngoài thì dù sử dụng chu trình làm lạnh nhiều
bậc để tách C
2
thì vẫn phải có thiết bị bay hơi propan và Etan. Việc sử dụng Etan

làm tác nhân làm lạnh không những đòi hỏi nhu cầu năng lượng cao mà việc nén
Etan về dạng lỏng rất khó khăn
- Nếu chỉ sử dụng Tuabin giãn nở khí Tubor – Expander thì để đạt hiệu quả thu hồi
như mong muốn phải tạo ra được sự chênh áp lớn để có hiệu quả làm lạnh cần
thiết thì sơ đồ cũng tương đối phức tạp đòi hỏi nhiều dòng hồi lưu đi vào tháp tách
Etan.
Để chế biến khí ở những điều kiện khăc nhiệt như thu hồi Etan thì phương pháp
ngưng tụ nhiệt độ thấp sử dụng chu trình làm lạnh tổ hợp 3 bậc với tác nhân làm
lạnh ngoài bằng Propan, tuabin giãn nở khí (Tubor – Expander) và tiết lưu dòng
lỏng để tách lượng Etan từ khí thiên nhiên được tối đa và đủ chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
của nhà máy chế biến khí
Lọc hóa dầu – K51
11
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
IVd. Xây dựng sơ đồ công nghệ
Etan thương phẩm
STT Cấu tử Yêu cầu kỹ thuật
Giá trị Đơn vị
1 Etan 90 Wt% min
2 Metan 2 Wt% max
3 Propan và các cấu tử nặng 2 Wt% max
Để xây dựng nên quy trình chế biến và đưa ra các thông số thích hợp ta dùng phần
mềm mô phỏng HYSYS phần mềm của công ty Hyprotech của Canada
Thông số khí khô thương phẩm
STT Các thông số AMF MF GPP
1 Lưu lượng ( triệu m
3
/ngày ) 395 3,67 3,44
2 Áp suất ( kPaG) 4700 4700 4700
3 Nhiệt độ (

0
C) 20,9 27,2 56,4
4 Nhiệt độ ddiemr sương (
0
C) 15 4,5 6,6
5 Điểm sương HC (
0
C) 20,3 -10,7 -38,7
Yếu tố công nghệ: Khí Bạch Hổ vào nhà máy GPP là khí ngọt do đó để tách C
2
từ
nguồn khí thương phẩm cua nhà máy GPP thì thành phần của C
2
có trong khí Bạch Hổ
phải chiếm ít nhất 8%
Lọc hóa dầu – K51
12
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Thông số khí đầu vào: khí nguyên liệu cho quá trình tách C
2
được lấy từ nguồn khí khô
thương phẩm nhà máy GPP Dinh Cố với công suất của nhà máy 5,7 triệu m
3
/ngày
STT Các thông số Gia tri
1 Thành phần khí
Metan 81,9161
Etan 14,1101
Propan 2,8596
i-Butan 0,2543

n-Butan 0,2756
i-Pentan 0.04
n-Pentan 0,0361
n- Hexan 0,0114
n- Heptan 0,002
n- Octan 0,0002
Nitrogen 0,0541
Cacbondioxit 0,4413
H
2
O 0,0001
2 Áp suất dòng khí (bar) 45
3 Nhiệt độ dòng khí (
O
C) 40,28
4 Lưu lượng dòng khí (triệu m
3
/ngày) 3,44
Thành phần tính chất nguyên liệu đầu vào
Giai đoạn thu hồi sản phẩm lỏng
Mục đích của quá trình chế biến này là thu hồi sản phẩm lỏng C
2
do vậy giai đoạn chế
biến khí nhất thiết phải có quá trình làm lạnh sâu. Do nhiệt độ để tách C
2
rất thấp nên
các quá trình làm lạnh thông thường không thể đáp ứng được nhiệt độ nên sử dụng làm
lạnh tổ hợp, hay làm lạnh ngoài. Trong phạm vi để tài này em chỉ đánh giá sơ đồ
theo tiêu chí về lượng C
2

thu hồi được. Với việc sử dụng phần mềm Hysys kết hợp
với việc tham khảo sơ đồ công nghệ hiện nay ở các nhà máy chế biến khí em đưa ra
hai lựa chọn công nghệ so sánh mức năng lượng và khả năng thu hồi etan qua 2 sơ đồ
làm lạnh ngoài bằng Propan-Etan và sơ đồ làm lạnh sử dụng Tubor-Expander với tiết
lưu dòng lỏng
Khảo sát yếu tố nâng cao sản lượng thu hồi Etan sau đó nhận xét kết quả thu được
Sơ đồ công nghệ tách Etan với sự làm lạnh ngoài bằng Propan-Etan
Lọc hóa dầu – K51
13
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Dòng khí sale gas sau khi đi ra khỏi nhà máy khí GPP với áp suất 45bar và nhiệt độ
40
0
C được đưa tới thiết bị trao đổi nhiệt E-01. Tại đây khí được làm lạnh bậc 1 (bằng
propan lỏng ) tới khoảng -20
0
C, rồi vào thiết bị trao đổi nhiệt E-02 (làm lạnh bậc 2
bằng Etan). Dòng ra khỏi E-02 Có nhiệt độ khoảng -62
0
C được dẫn vào đĩa thứ 13
tháp C-01.
Tháp C-01 là tháp tách Metan có cả reboiler và condenser gồm 25 đĩa van, làm việc ở
áp suất 37bar. Tháp có nhiệm vụ tách riêng metan và hỗn hợp C
2
+
. Dòng hơi đi ra từ
đỉnh tháp với nhiệt độ 92
0
C chủ yếu là Metan (99%) được đưa tới E-02 để tận dụng
nhiệt, sau đó được đưa tới đường ống để vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Như vậy bằng

việc tận dụng nhiệt của dòng ra khỏi đỉnh tháp C-01 mà ta có thể không cần tới sự làm
lạnh bằng Etan do đó tiết kiệm về chi phí.
Dòng lỏng đi ra từ đáy tháp C-01 được đưa tới đĩa thứ 13 của tháp C-02. Tháp C-02 là
tháp tách tinh Etan gồm 25đĩa loại van, làm việc ở áp suất 37bar. Dòng đi ra từ đỉnh
tháp là Etan thương phẩm có nhiệt độ 17
0
C được vận chuyển tới nhà máy hóa dầu.
Sơ đồ làm lạnh tổ hợp với tiết lưu dòng lỏng
Lọc hóa dầu – K51
14
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
Khí nguyên liệu trước khi vào thiết bị làm lạnh được đưa qua máy nén để tăng áp suất
từ 45bar lên 109bar. Sau đó được đưa qua thiết bị làm lạnh bằng không khí để hạ
nhiệt độ của dòng khí xuống 25
0
C.
Khí đi ra khơi E-01 đi vào E-02. Tại đây khí được làm lạnh ngoài bằng propan
Dòng khí ra khỏi E-02 có nhiệt độ khoảng -27
0
C được đưa tới Expander -01. Máy
giãn có nhiệm vụ làm lạnh sâu them cho dòng khí tới nhiệt độ khoảng -71
0
C, áp suất
40bar, rồi được đưa tới tháp C-01. sau khi làm lạnh đưa tới tháp C-01. Tháp C-01 là
tháp tách Metan co cả reboiler và condenser gồm 25đĩa van và làm việc ở áp suất
37bar. Tháp có nhiệm vụ tách riêng Metan và hỗn hợp C
2
+
. Dòng hơi đi ra từ đỉnh
tháp có nhiệt độ khoảng 92

0
C chủ yếu là Metan (99%) được đưa tới E-02 để tận dụng
nhiệt, sau đó được đưa tới đường ống để vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Như vậy bằng
việc tận dụng nhiệt của dòng ra khỏi đỉnh tháp C-01 mà ta có thể không cần tới sự làm
lạnh bằng Etan do đó tiết kiệm về chi phí.
Dòng lỏng đi ra từ đáy tháp C-01 được đưa tới đĩa thứ 13 của tháp C-02. Tháp C-02 là
tháp tách tinh Etan gồm 25đĩa loại van, làm việc ở áp suất 37bar. Dòng đi ra từ đỉnh
tháp là Etan thương phẩm có nhiệt độ 17
0
C được vận chuyển tới nhà máy hóa dầu.
Dòng lỏng đi ra từ đáy tháp là C
3
+

Dùng phần mềm Hysys để so sánh tính hiệu quả của hai sơ đồ, thông số hoạt động của
tháp chưng cất trong hai sơ đồ, so sanh mức năng lượng và khả năng thu hồi Etan sau
đó khảo sát nâng cao sản lượng thu hôi Etan bằng cách khảo sát nhiệt độ làm việc của
tháp C-01 và C-02 áp suất của C-02
Sau khi khảo sát xong đưa ra thông số tối ưu cần thiết cho sơ đồ
Lọc hóa dầu – K51
15
Đề cương chi tiết SV: Dương Ngọc Điệp
VI. Phạm vi của công việc nghiên cứu
- Tầm quạn trọng của Etan trong công ngiệp hóa dầu
- Tìm hiểu công nghệ chế biến khí ở các nhà máy chế biến khí
- Mục tiêu của quá trình chế biến khí khô
- Hiệu quả kinh tế kĩ thuật sử dụng chu trình làm lạnh tổ hợp 3 bậc với tác nhân làm
lạnh 3 bậc và tác nhân làm lạnh ngoài bằng propan, tuabin giãn nở khí, tiết lưu
dòng lỏng để thu hồi sản phẩm C
2

lỏng.
- Đánh giá hiệu quả và so sánh các thiết bị cũng như sản lượng, đặc điểm sản phẩm
của sơ đồ công nghệ tách Etan với sự làm lạnh ngoài bằng Propan và sơ đồ công
nghệ làm lạnh tổ hợp với tiết lưu dòng lỏng
Phạm vi áp dụng : nhà máy xử lý khí GPP Dinh Cố
Mục đích và ý nghĩa của việc xây dựng nhà máy xử lý khí Dinh Cố
Nguyên liệu nhà máy
Mô tả các chế độ vận hành của nhà mày và thiết bị
- Chế độ vận hành AMF (asolute minimum facility): chế độ vận hành tối thiểu tuyệt
đối
- MF (minimum facility): chế độ vận hành tối thiểu
- GPP ( gas processing plant ): chế độ vận hành hoàn thiện
Thông số kỹ thuật và ứng dụng, bảo quản và vận chuyển các sản phẩm khí khô, LPG,
condensate của nhà máy
Lọc hóa dầu – K51
16