Đồ án tốt nghiệp:‘‘Nghiên cứu sử dụng hiệu quả LPG của nhà máy lọc dầu Dung Quất”

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 1

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 2

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 3

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AD Atmospheric Distillation
CCR Continuous Catalytic Reformer
CDU Crude Distillation Unit
FO Fuel Oil
MOGD Mobil Olefin to Gasoline Distillate
LPG Liquefied Petroleum Gas
LTU LPG Treater Unit
NHT Naptha Hydrotreater
NHV
m
Net Heating Value in mass
NMLD Nhà máy Lọc dầu
NTU RFCC Naphtha Treating Unit
IFP Institut Français du Pétrole
ISOM Isomerization
PRU Propylene Recovery Unit
RFCC Residue Fluid Catalytic Cracking Unit

UOP Universal Oil Products
USHY H-Form of Ultra Stable Y
WHSV Weight Hour Space Velocity
ppm M part per million in Mass
ppb M part per billion in Mass
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 4

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, ngành công nghiệp sản
xuất và sử dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ và khí cũng được phát triển mạnh mẽ với
mục đích chủ yếu là giải quyết vấn đề nhiên liệu động cơ, nhiên liệu công nghiệp, nhiên
liệu dân dụng. Trong sự phát triển đó công nghiệp chế biến khí đã phát triển không
ngừng, nó đem lại hiệu quả cao cho nền kinh tế .
Trong quá trình khai thác dầu mỏ dầu mỏ do áp suất và nhiệt độ giảm, khí hòa
tan trong dầu mỏ sẽ tách ra; khí thu được cùng với quá trình khai thác dầu và được gọi
là khí đồng hành. Khí thiên nhiên và khí đồng hành là nguồn nguyên liệu, nhiên liệu quý
giá do ít gây ô nhiễm môi trường, có giá thành rẻ và tính an toàn cao. Một trong những
phân đoạn khí được tách ra từ các loại khí này đó là phân đoạn khí dầu mỏ hóa lỏng
LPG (Liquefied Petroleum Gas). Ngày nay LPG được sử dụng rộng rãi, được xem như là
một loại nguyên liệu sử dụng trong công nghiệp hóa dầu nhưng đồng thời nó cũng là
nhiên liệu dùng trong dân dụng. Ở Việt Nam hiện nay, cùng với nhà máy xử lý khí Dinh
Cố, nhà máy lọc dầu Dung Quất đã đi vào hoạt động cung cấp một lượng khí LPG khá
đáng kể cho việc bảo đảm cho nhu cầu sản xuất sản phẩm hóa dầu và năng lượng cung
cấp trong và ngoài nước.
Để đảm bảo tính an toàn, tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe và sử dụng
hiệu quả loại nguyên-nhiên liệu này đòi hỏi chúng ta phải xem xét, đánh giá về chất
lượng LPG, từ đó lựa chọn công nghệ phù hợp để khai thác hiệu quả sản phẩm này đáp
ứng tính kinh tế- kĩ thuật cho nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam là một vấn đề rất
đáng quan tâm của các nhà công nghệ.

Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài : ‘‘Nghiên cứu sử dụng hiệu quả LPG của nhà
máy lọc dầu Dung Quất” đến nay em đã hoàn thành xong nhiệm vụ đã được giao. Em
xin cảm ơn các thầy, cô trong khoa đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp
này. Vì với vốn kiến thức còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sự sai sót, kính mong
các thầy cô tận tình bổ sung cho em để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Em xin chân
thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Phú
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 5

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp : ‘‘Nghiên cứu sử dụng hiệu quả
LPG của nhà máy lọc dầu Dung Quất’’ em đã nắm bắt được các kiến thức bổ ích về
LPG nói chung và LPG trong nhà máy lọc dầu nói riêng, các quá trình công nghệ sử
dụng hiệu quả LPG của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Trong thời gian làm đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của Giáo viên
hướng dẫn là cô TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng và thầy,cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Dầu
Khí.
Thông qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy cô
giáo bộ môn Kỹ thuật Dầu Khí, cảm ơn sự chỉ bảo của thầy cô. Đặc biệt, một lần nữa em
xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến giáo viên hướng dẫn: Cô TS. Nguyễn Thị Diệu
Hằng đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 6

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Nhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam với tổng

mức đầu tư khoảng 3,5 tỷ USD, được xây dựng tại 2 xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện
Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Nhà máy được xây dựng với năng suất thiết kế là 6,5 triệu
tấn/năm, tương đương với 148000 thùng/ngày. Nguyên liệu của nhà máy có thể là 100%
dầu thô Bạch Hổ (Việt Nam) hoặc là hỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ + 15% dầu chua
Dubai.
Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Ngày 28/11/2005, lễ khởi công các gói thầu EPC 1+2+3+4 được tổ hợp các nhà
thầu Technip (gồm các nhà thầu: Technip (Pháp), Technip (Malaysia), JGC (Nhật Bản)
và Technicas Reunidas (Tây Ban Nha) phối hợp với Petro Việt Nam tổ chức tại hiện
trường nhà máy.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 7

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Hình 1.2: Tiếp nhận chuyến tàu chở dầu thô đầu tiên của nhà máy
Trải qua rất nhiều khó khăn đến ngày 22/02/2009, lễ đón mừng dòng sản phẩm
thương mại đầu tiên của NMLD Dung Quất- NMLD đầu tiên của Việt Nam đã được
diễn ra.
Hình 1.3: Lễ đón mừng dòng sản phẩm đầu tiên của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 8

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
o Sơ đồ cấu hình nhà máy (Hình 1.4)
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 9


NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ LPG
2.1. Giới thiệu về LPG
2.1.1. Khái niệm chung về LPG

Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG-Liquefied Petroleum Gas) được chế biến từ dầu mỏ,
khí đồng hành (KĐH) hoặc khí tự nhiên (KTN)- là khí hoặc hỗn hợp khí có thành phần
chủ yếu là hydrocarbon no dạng parafin, công thức tổng quát: C
n
H
2n+2
như: Propan
(C
3
H
8
), Butan (C
4
H
10
) có thể tồn tại vết của Ethane (C
2
H
6
), Pentan (C
5
H
12
),
Ethylen (C
2
H
4
), Butadien 1,3 (C
4

H
6
). LGP thương mại là Bropan (C
3
) hoặc Butan
(C
4
) hoặc hỗn hợp Propan và Butan (không cố định, thường là tỷ lệ 50 % : 50 % hoặc
30% : 70% thể tích).
Bảng 2.1: Công thức hoá học, khối lượng phân tử, khối lượng riêng của
Propan và n-Butan
Môi
chất
Công
thức
hóa
học
Khối
lượng
phân
tử
KLR của LPG
lỏng
ở 15
o
C
(kg/m
3
)
KLR của LPG

hơi
ở 15
o
C
(kg/m
3
)
Propan
CH
3
-CH
2
-CH
3
44,09 510 1,86
n-Butan CH
3
-CH
2
-
CH
2
-CH
3
58,12 575 2,6
2.1.2. Tính chất cơ bản và tiêu chuẩn kĩ thuật của LPG
2.1.2.1. Tính chất cơ bản của LPG:
- Ở nhiệt độ thường, LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi
(nhưng được tạo mùi để dễ phát hiện khi có sự cố rò rĩ);
- Là một loại chất đốt có nhiệt lượng rất lớn, nhiệt độ ngọn lửa cao (1890 đến

1935
0
C);
- Có tỉ trọng nhẹ hơn nước: 0,53 ÷ 0,58 kg/lít;
- Nhiệt trị thấp: Q
H
= 46MJ/kg (tương đương 11000 Kcal/kg) ;
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 11

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
- Tỉ số không khí/nhiên liệu A/F: 15,5 ;
- Chỉ số Octan: 95÷105 ;
- Tỉ lệ hóa hơi của khí lỏng trong không khí tăng thể tích khoảng 250 lần ;
- Nhiệt độ ngọn lửa khi cháy:
+ Butan : 1900
0
C
+ Propan: 1935
0
C
- LPG được hóa lỏng ở nhiệt độ -30
o
C, áp suất tuyệt đối của nhiên liệu LPG trong
bồn chứa là 4,4 bars ở 15
0
C, là 1,7 bars ở -15
0
C và 12,5 bars là 50
0
C ;

- Tỷ số bén lửa của Propan (chỉ số Octan từ 104 đến 110) là từ 2,4% đến 9,6%
trong không khí, nhiệt độ tự bốc cháy là 855
0
F (457
0
C) ;
- Sự giãn nở của LPG vào khoảng 0,25%/
0
C, do đó ta phải luôn chứa khí LPG ở
khoảng 80% thể tích bồn chứa trong cùng một khối lượng nhiên liệu. Ở 15
0
C và dưới áp
suất 1013 mbar:
+ 1kg LPG ở trạng thái lỏng chiếm một thể tích khoảng 1,5 dm
3
.
+ 1 dm
3
ở trạng thái lỏng tương đương với một thể tích 242 dm
3
LPG ở
trạng thái khí.
- Tính độc hại và dễ cháy:
+ LPG không độc hại, tuy nhiên không nên hít vào với số lượng lớn vì nó
có thể làm say hay ngạt thở. Cũng không nên bước vào nơi có đầy hơi LPG
vì ngoài nguy hiểm do tính dễ cháy còn có thể nghẹt thở do thiếu oxy.
2.1.2.2. Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm LPG thương phẩm
Bảng 2.2 dưới đây qui định một số tiêu chuẩn chất lượng LPG thương phẩm của
Việt Nam.
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn chất lượng LPG thương phẩm[1]

Tên chỉ tiêu
Propan
thương
phẩm
Butan
thương
phẩm
Hỗn hợp
Butan và
Propan
thương phẩm
Phương pháp thử
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 12

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Áp suất hơi ở 37,8
0
C, kPa 1430 485 1430
TCVN 8356
(ASTM D1267)
Lượng cặn sau khi bay hơi
100ml, ml
0,05 0,05 0,05
TCVN 3165
(ASTM D2158)
Ăn mòn lá đồng Loại 1 Loại 1 Loại 1
TCVN 8359
(ASTM D 1838)
Hàm lượng Lưu huỳnh
tổng, mg/kg

185 140 140
TCVN 8363
(ASTM D 2784)
Hàm lượng Butadien,
%mol.
0,5 0,5 0,5
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Hàm lượng Pentan và các
chất nặng hơn,% thể tích
- 2,0 2,0
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Hàm lượng Butan và các
chất nặng hơn, % thể tích
2,5 - -
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Olefin, % thể tích.
- Khí đốt dân dụng
1)
.
- Nhiên liệu cho động cơ.
- Khí đốt công nghiệp
2)
.
Công bố
10,0
-
Công bố

10,0
-
Công bố
10,0
-
TCVN 8359
(ASTM D 1838)
1)
Tổ chức, cá nhân, nhập khẩu, sản xuất, chế biến pha chế, phân phối LPG phải công bố
hàm lượng olefin.
2)
Theo sự thỏa thuận của các bên liên quan tại hợp đồng mua bán thương mại.
2.2. Ứng dụng của LPG
2.2.1. LPG với vai trò là chất đốt:
a) Sử dụng LPG trong dân dụng:
Trong đời sống hàng ngày LPG được sử dụng rộng rãi:
- Sử dụng trong nấu nướng: sử dụng cho các bếp gas dân dụng, lò nướng.
- Hệ thống sưởi, chiếu sáng, giặt là….
b) Sử dụng LPG trong thương mại :
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 13

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Việc sử dụng LPG trong thương mại cũng tương tự như trong dân dụng nhưng qui
mô lớn hơn nhiều:
- Sử dụng trong các nhà hàng: sử dụng cho các bếp công nghiệp, lò nướng, đun
nước nóng…
- Sử dụng LPG cho các lò nướng công nghiệp với công suất lớn:
+ Sử dụng cho công nghệ chế biến thực phẩm: nướng thịt, thịt hun khói,
chế biến khoai tây….
+ Sử dụng LPG cho các bình nước nóng trung tâm (cung cấp nước nóng

cho hệ thống).
c) Sử dụng LPG trong công nghiệp:
LPG được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: Gia công kim loại,
hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm Silicate, khử trùng đồ hộp, lò
đốt rác, sấy màng sơn, bản cực ắc quy, đốt mặt sợi vải…
d) Sử dụng LPG trong nông nghiệp :
Trong nông nghiệp, LPG được sử dụng để sấy nông sản ngũ cốc, thuốc lá, sấy chè,
sấy cà phê, lò ấp trứng gia cầm, đốt cỏ, sưởi ấm nhà kính…
2.2.2. LPG với vai trò là nhiên liệu cho động cơ:
LPG là nhiên liệu lý tưởng thay xăng cho động cơ đốt trong vì trị số Octan cao,
giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm môi trường, đơn giản hóa cấu tạo động cơ.
2.3. Bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG
LPG trên thế giới hiện nay được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành và là sản
phẩm không thể thiếu ở một số quốc gia, đặc biệt đối với những quốc gia có nền công
nghiệp phát triển. Do vậy, việc bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG được quan tâm
đặc biệt.
2.3.1. Vận chuyển LPG
Để thuận tiện cho việc tồn chứa và vận chuyển LPG phục vụ cho quá trình sử
dụng, người ta thường hóa lỏng khí vì Butan và Propan dễ hóa lỏng ở điều kiện áp suất
không cao.
Hydrocacbon nhẹ hóa lỏng ở nhiệt độ thấp, khi ở nhiệt độ thường thì hóa hơi. Do
đó, khi chứa LPG trong bình thì áp suất khoảng 3÷5 atm, nên bình chứa phải là bình chịu
áp lực.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 14

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Tùy theo vị trí của nhà máy sản xuất, các thị trường tiêu thụ, nói chung là LPG
được vận chuyển bằng đường ống. Việc vận chuyển LPG từ vùng này sang vùng khác,
hoặc từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, người ta có thể vận chuyển bằng đường biển, đường
sắt hoặc đường bộ. Trên các phương tiện vận chuyển người ta phải dùng bình chứa chịu

áp lực cao và có hệ thống bơm chuyển theo qui định. Đối với các hộ tiêu thụ trong gia
đình người ta có thể sử dụng hệ thống ống dẫn phù hợp hoặc bình chứa có cấu tạo bằng
thép đặc biệt.
2.3.2. Bảo quản và tồn chứa
Người ta có thể bảo quản và tồn chứa LPG trên mặt đất hoặc trong lòng đất tùy
theo mức độ tồn chứa, khả năng tiêu thụ và điều kiện ở mỗi vùng khác nhau.
Tồn chứa trên mặt đất:
Các thiết bị chứa LPG là các thiết bị chịu áp lực được thiết kế và chế tạo theo hình
trụ nằm ngang, hai đầu các hình bán cầu, hoặc có thể tồn chứa LPG ở những bồn hình
cầu vì nó có khả năng chịu áp lực cao. Trên các bồn chứa đều được lắp đặt các thiết bị
bảo vệ an toàn trong quá trình tồn chứa dù trong thời gian ngắn hay dài. Tùy theo nhu cầu
thị trường hoặc mục đích sử dụng mà dung tích tồn chứa khác nhau.
Tồn chứa trong lòng đất:
Người ta có thể tồn chứa trong lòng đất, trong các hang động muối hoặc mỏ. Cách
tồn chứa này an toàn và hiệu quả, song chỉ thực hiện ở một sô nước có nền công nghiệp
phát triển như Anh, Mỹ, Canada.
Nói chung, việc tồn chứa LPG hiện nay đa số được tồn chứa và bảo quản trong các
bồn chứa khác nhau. Các loại bồn chứa này có thể chịu áp suất từ vài MPa đến vài trăm
MPa và chứa từ vài chục m
3
đến vài trăm nghìn m
3
LPG.
2.4. An toàn khi sử dụng LPG
LPG là một chất nguy hiểm, rất dễ cháy nổ trong bảo quản, vận chuyển và tồn
chứa, vấn đề an toàn được đặc biệt quan tâm. LPG dễ bắt lửa, nếu thoát ra ngoài thì nó sẽ
giải phóng ra ngoài một lượng khí dễ cháy nổ. Do LPG nặng hơn không khí và nhẹ hơn
nước nên khi bị rò rĩ ra ngoài môi trường dễ bị tích tụ lại ở những chỗ thấp, nếu để lâu
ngày trong phòng kín nó sẽ choán hết thể tích không khí và gây ngạt thở, nếu có một mồi
lửa, nó sẽ gây cháy nổ. Đó là những nguy hiểm mà người sử dụng và cung cấp cần chú ý

phòng tránh.
Nói chung trong quá trình bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG sự thận trọng
nghiêm chỉnh thực hiện các qui trình qui phạm vận chuyển là một yêu cầu cần thiết để
tránh những rò rỉ thất thoát LPG ra môi trường gây nguy hiểm. Thiết bị dùng trong kho
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 15

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
dự trữ và quá trình sản xuất LPG được thiết lập theo qui trình thích hợp như chất liệu,
tường chắn, có thiết bị đo nồng độ LPG, van an toàn, van giảm áp, hệ thống thoát nước,
hệ thống ngắt van khẩn cấp, hệ thống báo cháy. Nguồn lửa phải được kiểm tra, kiểm soát
một cách nghiêm ngặt.
Do tính chất nguy hiểm và độ rủi ro cao của LPG mà nơi tồn chứa và sản xuất, các
dữ liệu tính toán người ta phải dự kiến được tất cả các khả năng xảy ra, từ đó đánh giá
cường độ phạm vi, cường độ tai nạn và yếu tố liên quan. Trên cơ sở đó sẽ đưa ra những
biện pháp phòng ngừa hữu hiệu. Ngoài ra, tuy LPG không gây độc, tuy nhiên nếu số
lượng lớn LPG thoát ra ngoài hoặc ra phòng kín và gây ra ngạt thở cho con người. Vì
vậy, mỗi người công nhân làm việc có liên quan đến LPG cần phải được đào tạo hướng
dẫn đầy đủ về tính chất của LPG, cách phòng ngừa và khắc phục sự cố xảy ra.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 16

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG LPG DUNG QUẤT
3.1. Công nghệ sản xuất LPG
3.1.1. Quá trình làm sạch khí
Khai thác và thu gom khí trong khí đồng hành ngoài thành phần là các
hydrocacbon còn lẫn các tạp chất cơ học, thể lỏng, các phi hydrocacbon như CO
2
, N

2
,
hợp chất lưu huỳnh, hơi nước… sự tồn tại của các tạp chất trong khí đồng hành sẽ gây
ảnh hưởng xấu tới tình trạng làm việc của thiết bị trong quá trình vận chuyển và không an
toàn trong sử dụng. Do vậy quá trình làm sạch khí là vô cùng quan trọng và cần thiết.
Quá trình làm sạch khí bao gồm:
- Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học;
- Tách Hydrat;
- Tách axit.
3.1.1.1. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học
Khí dầu mỏ thường chứa nhiều các tạp chất cơ học khác nhau ở dạng lỏng, dạng
bụi. Người ta thường làm sạch khí bằng các phương pháp:
a) Phương pháp lắng
Sử dụng lắng tạp chất dưới tác dụng lắng theo trọng lực ly tâm. Thiết bị lắng hiệu
quả là dùng xyclon. Xyclon hoạt động dựa vào nguyên tắc sử dụng lực ly tâm.Khi xuất
hiện các dòng khí có chứa bụi được thổi với tốc độ cao theo phương tiếp tuyến với thành
thiết bị, sau đó theo đường xoắn ốc, bụi văng ra khỏi dòng khí theo lực ly tâm rơi xuống
thùng chứa, còn dòng khí sạch được dẫn theo ống trung tâm đi ra.
b) Phương pháp ướt
Có thể phun chất lỏng thành các hạt nhờ vào dòng khí hoặc cho khí lẫn bụi đi qua
lớp chất lỏng, chất lỏng sẽ làm ẩm bụi, làm cho kích thước và trọng lượng của hạt bụi
tăng lên rồi cuốn theo dòng chất lỏng. Thiết bị làm sạch có các loại sau:
- Lọai tĩnh học
- Loại động học
- Loại bề mặt ướt
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 17

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
- Loại sủi bọt
Trong các loại trên thì thiết bị sủi bọt là hiệu quả hơn cả.

c) Phương pháp lọc
Cho khí lẫn bụi đi qua lớp ngăn xốp, khí sẽ chui qua lỗ nhỏ của vật ngăn, còn bụi
bị giữ lại trên bề mặt lớp ngăn.
Các phương pháp trên có những nhược điểm:
- Thiết bị dưới tác dụng trọng lực thì cồng kềnh, hiệu quả thấp.
- Thiết bị lắng dưới tác dụng của lực ly tâm tuy gọn hơn nhưng không thể
lọc được hết các hạt nhỏ, tốn năng lượng.
- Làm sạch bằng phương pháp ướt trong một số trường hợp không dùng
được vì khí làm nguội bão hòa hơi.
Do đó người ta đưa ra phương pháp điện trường để làm sạch khí.
d) Làm sạch khí bằng điện trường
Cho khí lẫn bụi đi qua điện trường với điện thế cao, các hạt rắn sẽ bị lắng lại trên
điện cực.
Phương pháp này có ưu điểm:
- Độ sạch của khí cao từ 90-99%.
- Năng lượng tiêu hao ít, trở lực không quá 15mm cột nước.
- Làm sạch khí trong điều kiện nhiệt độ cao, trong môi trường ăn mòn hóa
học.
- Có thể tiến hành cơ khí hóa, tự động hóa.
Nếu tách bụi bằng thiết bị lọc điện dựa vào sự ion hóa khí tức là phân ly khí thành
ion có điện tích âm và dương chuyển động với các điện cực trái dấu. Khi hiệu điện thế
một chiều khoảng vài nghìn vôn các khí bị ion hóa hoàn toàn. Do sự va chạm các hạt bụi
bị trung hòa về điện và rơi tự do dưới tác dụng của lực trọng trường. Để tăng khả năng
ion hóa người ta có thể làm ẩm khí.
3.1.1.2. Quá trình Dehydrat.
Nếu có lượng nước trong khí đồng hành, khí tự nhiên có khả năng hình thành các
hydrat với các hydrocacbon. Các hydrat này là tinh thể màu trắng giống như tuyết hoặc
nước đá. Chúng sẽ làm tắc các ống dẫn hay các thiết bị, gây phá vỡ điều kiện làm việc
bình thường đối với các dây chuyền công nghệ khai thác, vận chuyển và chế biến khí.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 18

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Bên cạnh sự có mặt của hơi nước và các tạp chất lưu huỳnh, các tạp chất khác sẽ ảnh
hưởng đến sự ăn mòn kim loại làm giảm tuổi thọ của các thiết bị, công nghệ nói chung.
Khí được sấy khô với mục đích tách hơi nước và tạo cho khí co nhiệt độ điểm
sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực điểm mà tại đó khí được vận chuyển hay
chế biến.
Một số phương pháp sử dụng để khử nước như sau:
- Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế.
- Phương pháp hấp thụ.
- Phương pháp hấp phụ.
- Phương pháp thẩm thấu.
a) Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế
Về nguyên tắc người ta bơm các chất ức chế vào để ngăn cản quá trình tạo thành
hyđrat. Bản chất của phương pháp này là đưa chất ức chế vào dòng khí ẩm, nó sẽ hoà tan
trong nước tự do, làm giảm áp suất riêng phần của nước trong dầu và làm giảm nhiệt độ
hình thành hyđrat. Chất ức chế thường sử dụng glycol hoặc Methanol. Glycol thường
dùmg là DEG (Dietylen glycol), TEG (Trietylen glycol), EG (Etylen glycol) với nồng độ
khoảng 60 - 80% khối lượng.
Sự lựa chọn glycol nào phụ thuộc nhiều yếu tố:
- Nhiệt độ đông đặc của dung dịch glycol .
- Độ nhớt dung dịch glycol.
- Độ hạ nhiệt độ điểm sương đối với nồng độ glycol đã cho.
- Thành phần khí.
- Khả năng hòa tan của glycol.
- Glycol được dùng phải bền nhiệt, dễ tái sinh.
- Hòa tan ít hoặc không hòa tan hydrocacbon.
Dưới đây là sơ đồ khối của quá trình tách nước theo phương pháp làm lạnh bằng
chất ức chế Glycol (Hình 3.1).
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 19

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Hình 3.5: Sơ đồ khối của quá trình tách nước bằng chất ức chế Glycol[2]
Trong đó:
1. Thiết bị trao đổi nhiệt khí
2. Thiết bị làm lạnh khí
3. Bình tách ba pha
4. Bình tách nhanh
5. Trao đổi nhiệt giữa glycol tái sinh và glycol giàu nước
6. Thiết bị lọc
7. Bồn chứa
8. Reboiler
9. Bơm
b) Phương pháp hấp thụ
Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ chế biến khí. Về
nguyên tắc, phương pháp này dựa vào sự khác biệt về áp suất riêng phần của hơi nước
trong khí và trong dung môi hấp thụ, khí tiếp xúc ngược dòng với dung môi hấp thụ trên
các đĩa van hoặc đệm. Chất hấp thụ thường dùng là: DEG (Dietylen glycol), TEG
(Trietylen glycol), EG (Etylen glycol). Mỗi chất hấp thụ thì có những ưu điểm riêng của
từng loại, nói chung chúng có khả năng hút ẩm tốt, khá bền với sự có mặt của các khí
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 20

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
axit, không đông đặc ở nhiệt độ thường khi dung dịch có nồng độ cao. Nhưng nhược
điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư cao, khó tái sinh, cho nhiệt độ điểm sương
của khí cao, có khả năng ăn mòn kim loại, điều này ít mang lại hiệu quả cho quá trình sử
dụng công nghệ này.
Sơ đồ tách nước bằng hấp thụ với dung môi TEG được trình bày ở hình 3.2.
Hình 3.6: Sơ đồ tách nước bằng hấp thụ với dung môi TEG[2]
c) Phương pháp hấp phụ

Phương pháp này được sử dụng khi yêu cầu khí sản phẩm có độ sạch cao. Quá
trình này được tiến hành khi người sử dụng một pha rắn có bề mặt riêng lớn, để giữ lại
một cách chọn lọc trên bề mặt nó các cấu tử cần tách. Do vậy, các chất hấp phụ thường
được đặc trưng bởi cấu trúc xốp với các mao quản rất nhỏ để tạo ra bề mặt riêng lớn.
Các chất hấp phụ thường sử dụng là: Nhôm hoạt tính, silicagel, đất sét, zeolit.
Những ưu, nhược điểm của phương pháp:
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 21

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
- Ưu điểm: Cho hiệu suất làm sạch rất cao, có thể làm giảm hàm lượng nước
xuống còn 0,01 ppm và tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương thấp, đồng thời
zeolit có thể làm việc ở nhiệt độ cao.
- Nhược điểm: Giá thành tương đối cao do đó chỉ áp dụng khi yêu cầu nhiệt độ
điểm sương thấp.
d) Phương pháp thẩm thấu
Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào sự thẩm thấu của khí qua màng thẩm
thấu. Dưới tác dụng của áp suất thì màng thẩm thấu sẽ cho các phân tử có kích thước nhỏ
hơn kích thuớc của màng qua còn các cấu tử có kích thước lớn như nước sẽ bị giữ lại.
Như vậy, áp suất càng cao thì quá trình thẩm thấu càng nhanh. Phương pháp này chỉ áp
dụng khi độ tinh khiết của khí không cao.
Hình 3.7: Sơ đồ tách nước bằng phương pháp thẩm thấu[2]
3.1.1.3. Quá trình tách loại axit
a) Mục đích:
Mục đích của quá trình tách loại axit là nhằm để:
- Hạn chế sự ăn mòn thiết bị, bình chứa
- Đảm bảo tiêu chuẩn về sản phẩm thương mại.
- Đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường.
- Tách H
2
S làm nguyên liệu cho sản xuất lưu huỳnh, axit H

2
SO
4

b) Các phương pháp xử lý khí axit:
Khi chọn các phương pháp làm sạch khí cần phải chú ý đánh giá thành phần của
nguyên liệu bao gồm cả những tạp chất mà trong khí thành phẩm yêu cầu phải loại bỏ.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 22

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Để loại bỏ khí axit ra khỏi khí tự nhiên và khí đồng hành có thể sử dụng các phương pháp
sau:
- Phương pháp hấp thụ
- Phương pháp hấp phụ.
- Phương pháp thẩm thấu.
- Phương pháp chưng ở nhiệt độ thấp.
1. Phương pháp hấp thụ
Để làm sạch khí tự nhiên và khí đồng hành khỏi H
2
S, CO
2
và các hợp chất chứa
lưu huỳnh và oxy không mong muốn, người ta sử dụng chủ yếu các quá trình hấp thụ.
Tùy thuộc vào đặc điểm tương tác của các hợp chất này với dung môi - chất hấp thụ mà
có thể chia dung môi hấp thụ thành dung môi hấp thụ vật lý và dung môi hấp thụ hoá học.
a) Hấp thụ bằng các dung môi hấp thụ hoá học:
Dung môi sử dụng trong quá trình này là những dung dịch nước alkanolamine:
monoethanol amine (MEA), diethanol amine (DEA), methyl diethanol amine (MDEA),
diglycol amine (DGA), di-isopropanol amine (DIPA) Các loại amine này có ái lực hóa
học đối với các khí axit nhờ vào tính kiềm của nó. Quá trình làm sạch bằng K

2
CO
3
cũng
thuộc nhóm này. Phương pháp này thực hiện dựa trên phản ứng hóa học của khí axit với
dung môi hóa học.
Phương pháp này đảm bảo làm sạch triệt để khí khỏi H
2
S và CO
2
với áp suất riêng
phần và nồng độ của chúng trong khí ban đầu khác nhau; độ hoà tan các hydrocacbon
trong những chất hấp thụ này không cao. Thiết bị và công nghệ của quá trình đơn giản và
bền.
Nhược điểm cơ bản của quá trình là không tách được toàn bộ H
2
S, CO
2
, RSH,
COS và CS
2
, mức độ tách RSH và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác thấp. Tương tác của
RSH, COS, CS
2
với một vài dung môi dẫn đến tạo thành các hợp chất hóa học không tái
sinh được trong điều kiện của quá trình. Để thực hiện quá trình cần phải có bậc tuần hoàn
chất hấp thụ cao và tiêu hao nhiệt lượng lớn, chất hấp thụ và sản phẩm tương tác của
chúng với các tạp chất chứa trong khí nguyên liệu nhiều khi có hoạt tính ăn mòn cao.
Bảng 3.3: Dung môi sử dụng cho từng quá trình trong hấp thụ hóa học.
Quá trình Dung môi

Làm sạch bằng alkanoamine:
MEA
Monoethanolamine
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 23

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DEA
DIPA
DGA
Diethanolamine
Di-isopropanolamine
Diglycolamine
Làm sạch bằng hợp chất của Kali:
Carbonate thông thường
Benfield
Vetrocoke
Stretford

Dung dịch K
2
CO
3
nóng
Dung dịch K
2
CO
3
nóng + 1,8%
DEA (phụ gia hoạt hóa)
Dung dịch muối asene của kim loại

kiềm nóng (K
3
AsO
3
)
Dung dịch muối natri (2,6÷2,7 axit
antraquinolsulfonic)
Khi áp suất riêng phần của khí axit thấp và tỷ lệ H
2
S: CO
2
cao thì chất hấp thụ hoá
học được ưu tiên sử dụng hơn so với dung môi vật lý. Được ứng dụng trong công nghiệp
từ năm 1930, các dung môi amin được sử dụng rộng rãi để sử lý khí axit trong nhà máy
lọc dầu:
Các loại amine thường được sử dụng nhất là Methanol amine (MEA),

Diethanol
amine (DEA), Di-isopropanol amine (DIPA), Methyl diethanol amine (MDEA,
Triethanol (TEG), Diglycol amine (DGA),
Bảng 3.2 dưới đây tổng hợp một số tính chất vật lý cơ bản của các loại amine sử
dụng cho quá trình hấp thụ hóa học.
Bảng 3.4: Tổng hợp các tính chất vật lý cơ bản của amine[2]
MEA DEA TEA MDEA DIPA DGA
Mc(kg/kmol) 61,09 105,14 149,19 119,17 133,19 105,14
Nhiệt độ nóng
chảy (
o
C)
10,5 28 22,4 -23 42 -12,5

Nhiệt độ sôi (
o
C)
Ở 101,325 Pa
Ở 110 Pa
Ở 660 Pa
Ở 1,320 Pa
170,6
171
100
69
269,2
-
187
150
360
-
-
-
247,4
-
-
-
248,9
248,7
167
133
221,3
221
-

-
Độ nhớt ở 20
o
C 0,0241 0,38 ở 1,013 0,101 0,87 ở 0,04 ở
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 24

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
(Pa.s) 30
o
C 30
o
C 15,6
o
C
Tỷ trọng d
20
20
1,0179
1,0919
(30/20
o
C)
1,1258 1,0418
0,989
(45/20
o
C)
1,0572
Nhiệt trị ở 15,6
o

C
(J/kg.K)
2544 2510 2929 2238
2887
(ở 30
o
C)
2389
Điểm chớp cháy
(
o
C)
93,3 137,8 185 129,4 123,9 126,7
Độ hoà tan trong
nước ở 20
o
C, % m
Hoàn
toàn
96,4 - - 87
Hoàn
toàn
Một số phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình hấp thụ:
Các phản ứng hấp thụ H
2
S và CO
2
với dung môi amine là những phản ứng tỏa
nhiệt. Đối với các amin bậc I và bậc II, các phản ứng với H
2

S và CO
2
là như nhau. Các
phản ứng này có thể được viết như sau, đối với một amine bậc hai:
H
2
S + R
2
NH = R
2
NH
2
+
+ HS
-
+ Q (1)
CO
2
+ 2R
2
NH = R
2
NCOO
-
+ R
2
NH
2
+
+ Q (2)

CO
2
+ H
2
O + R
2
NH = R
2
NH
2
+
+ HCO
3
-
+ Q (3)
Phản ứng (1) diễn ra rất nhanh; phản ứng (2) diễn ra với vận tốc trung bình, trong
khi đó, phản ứng (3) diễn ra chậm. Để đạt được phản ứng hoàn toàn giữa amin và CO
2
,
cần phải có một thời gian tiếp xúc lâu hơn so với phản ứng với H
2
S.
Đối với các amine bậc ba, các phản ứng trực tiếp với CO
2
không thể xảy ra do
những nguyên nhân về cấu trúc hóa học. Các phản ứng được viết như sau:
H
2
S + R
2

R’N = R
2
R’NH
+
+ HS
-
+ Q (4)
CO
2
+ H
2
O + R
2
R’N = R
2
R’NH
+
+ HCO
3
-
+ Q (5)
Phản ứng (5) xảy ra rất chậm, do CO
2
phải phản ứng với H
2
O trước để tạo thành
H
2
CO
3

sau đó mới tác dụng với amine. Các amine bậc ba chẳng hạn như MDEA cho
phép hấp thụ chọn lọc H
2
S khi có mặt CO
2
. Nó làm hạn chế thời gian tiếp xúc giữa amine
và khí cần xử lý, do đó sự hấp thụ CO
2
chỉ là một phần. Do tính chất này mà MDEA ít
được sử dụng trong nhà máy lọc dầu, nơi có nồng độ CO
2
trong khí là đáng kể. Ngược
lại, nó được ứng dụng nhiều để xử lý khí tự nhiên hoặc để làm sạch khí tổng hợp. Các
phản ứng xảy ra trong thiết bị hấp thụ (phản ứng thuận) xảy ra thuận lợi ở áp suất cao và
nhiệt độ thấp. Các phản ứng nghịch xảy ra trong điều kiện ngược lại ở thiết bị hoàn
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 25