Tính toán các thông số cơ bản của tháp làm ngọt khí bằng MEA

PHỤ LỤC
1
MỞ ĐẦU
Từ xa xưa con nguời đã biết dầu mỏ và khí tự nhiên để phục vụ cho cuộc sống sinh
hoạt mặc dù sự hiểu biết còn hạn chế và rất lãng phí nhưng họ cũng đã coi đó là một
nguồn tài nguyên vô cùng quý giá.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người đã đánh giá và
nhận thức được tầm quan trọng của chúng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia.
Đó là nguôn nguyên nhiên liệu chính để phát triển các ngành công nghiệp khác. Dầu mỏ
và khí tự nhiên là nguồn khoáng sản không phải là vô tận nên cần biết cách khai thác, chế
biến hợp lí chống lãng phí nguồn nguyên liệu này.
Trước đây lượng dầu mỏ được khai thác và chế biên gấp nhiều lần khí tự nhiên
khai thác, ngày nay khoảng cách đó được thu hẹp lại bởi lượng dầu mỏ cũng đang dần
cạn kiệt cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến dầu khí .
Ở Việt Nam ngành công nghiệp chế biến khí đã và đang trên đà phát triển . Chúng
ta đã khai thác, xây dùng được những nhà máy chế biến nguồn tài nguyên này đáp ứng
được nhu cầu sử dụng năng lượng và có được nhiều thành phẩm có giá trị kinh tế cao.
Tuy còn hạn chế về công nghệ nhưng nó cũng đóng góp môt phần lớn vào sự phát triển
kinh tế của 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, CO
2
, H
2
S và các tạp chất hữu cơ của lưu huỳnh.
Đây là các thành phần có thể gây tổn hại đén 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
CO
2
và H
2

S 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”.
Em xin chân thành cảm ơn thày TS.Nguyễn Danh Nhi người trực tiếp giảng dạy
môn học và hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
2
CHƯƠNG I: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LÀM NGỌT KHÍ
1.1. Tác hại của khí Acid và sự cần thiết phải loại bỏ khí Acid (H
2
S, CO
2
)
Trong hỗn hợp khí tự nhiên, khí đồng hành và khí hoá dầu ngoài khí Hydrocacbon
còn chứa một số khí khác như: Khí chua (H
2
S, CO
2
), đồng thời còn chứa một lượng
không lớn khí hữu cơ khác như: COS, CS
2
, Mecaptan … Sự tồn tại của chúng trong khí
sẽ gây cản trở trong sự vận hành và chế biến khí, chúng gây ăn mòn thiết bị, gây ngộ độc
chất xúc tác trong chế biến, đối với người sử dụng nó có ảnh hưởng không tốt đến sức
khoẻ, gây ô nhiễm môi trường, khí cacbonic có phần ít độc hại hơn. Nhưng nếu thành
phần của chúng quá lớn thì sẽ làm giảm nhiệt trị của hỗn hợp khí.
Mặt khác, Hydrosunfua (H
2
S) là khí dễ cháy (giới hạn cháy nổ rộng) là chất không
có màu trứng thối rất khó chịu. H

2
S rất độc có thể gây ngộ độc dẫn đến tử vong cho con
người khi tiếp xúc lâu với nó ở nồng độ cao trong khí. Cho nên, trong quá trình vận hành
khí chúng ta phải hết sức quan tâm đến sự an toàn thiết bị, đề phòng rò rỉ khí. Từ những
vấn đề phân tích trên chúng ta đã nhận thấy sự bất lợi và tác hại của khí chua H
2
S, CO
2
có
mặt trong khí tự nhiên, khí đồng hành. Vì thế chúng ta cần phải loại bỏ chúng trước khi
đưa vào chế biến, nói một cách khác chính là làm ngọt. Tuy vậy, bên cạnh sự tác hại của
khí chua, thì chúng vẫn có lợi còn ứng dụng được trong công nghiệp chế biến:
+ H
2
S là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất Lưu huỳnh nguyên chất và
Acid Sunfuaric.
+ CO
2
cũng là nguyên nhiên liệu được dùng trong công nghiệp chế biến thực
phẩm, trong công nghiệp hoá chất hoá học, trong nông nghiệp, trong công nghiệp sản
xuất đồ uống nước giải khát
Vì vậy, khi lựa chọn các quy trình làm ngọt khí cần phải tính đến mức độ loại các
cấu tử không mong muốn trên và tận dụng chúng để sản xuất ra các sản phẩm chuyên
dùng cần thiết.
* Tiêu chuẩn cho phép khí chua còn lại trong khí sạch
- ở Mỹ: Hàm lượng H
2
S cho phép ≤ 5,7 mgH
2
S/m

3
khí
- ở Nga: Hàm lượng H
2
S cho phép ≤ 20 mgH
2
S/m
3
khí
3
- ở Việt Nam : Hiện nay chưa có một quy định nào cụ thể nào, vì khí tự nhiên, khí
đồng hành và khí hóa dầu của chúng ta có hàm lượng CO
2
và H
2
S thấp, (trừ khí ở bể Sông
Hồng có hàm lượng CO
2
tương đối cao)
Nói chung, trong các quy trình công nghệ xử lý khí cần phải làm ngọt khí nhằm có
mục đích:
- Giảm ăn mòn đường ống, thiết bị trong quá trình xử lý khí hay sử dụng khí.
- Giảm thiểu khả năng gây ngộ độc chất xúc tác trong các công đoạn chế biến
sâu.
- Đảm bảo an toàn cho sức khoẻ và ô nhiễm môi trường.
- Đáp ứng tiêu chuẩn về các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm khí thương mại.
- Thu hồi khi chua dùng cho các ngành công nghiệp khác, khi hàm lượng lưu
huỳnh trong khí là đáng kể.
1.2. Giới thiệu tổng quát về các phương pháp làm ngọt khí:
Để loại bỏ khí chua (H

2
S, CO
2
…) và các hợp chất khác chứa lưu huỳnh không
mong muốn ra khỏi tự nhiên, khí đồng hành và khí hoá dầu. Người ta sử dụng chủ yếu
yếu tố là các quá trình hấp thụ, tuỳ thuộc vào đặc điểm tương tác của các hợp chất này với
dung môi – chất hấp thụ chúng có thể hợp thành các nhóm sau. Phương pháp hóa học,
phương pháp vật lý, phương pháp kết hợp vật lý và hóa học.
1.2.1. Làm ngọt khí bằng phương pháp hóa học
Làm ngọt khí bằng dung môi hấp thụ hóa học là những dung dịch nước Alkanol
amin. Các Alkanol amin thường được sử dụng là: mondo Etanol amin (MEA), di Etanol
amin (DEA), Diglycol amin (DGA), TriEtanol amin (TEA), Di IzoPropanol amin (DIPA)
…
Quá trình làm ngọt khí của các dung môi này là quá trình hấp thụ, trong khi tiếp
xúc và phản ứng hóa học với khí chua. Quá trình làm ngọt khí bằng Kalicacbonat cũng
thuộc nhóm này. Phương pháp làm ngọt này đảm bảo triệt để để khí chua, với hàm lượng
4
trung bình và thấp, độ hoà tan Hydrocacbon trong dung môi hấp thụ này không đáng kể.
Thiết bị, công nghệ đơn giản và bền.
Nhược điểm cơ bản của quá trình là không tách được toàn bộ lượng khí chua H
2
S ,
CO
2
, COS, CS
2
và Mecaptan) ở khí có chứa hàm lượng lớn. Vì lẽ đó hàm lượng các hợp
chất chứa lưu huỳnh còn lại tương tác với dung môi tạo thành các hợp chất hóa học bền
,khó tái sinh ở 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 (chúng tăng lên khi nồng độ các chất không

mong muốn tăng lên). Chất hấp thụ và sản phẩm tương tác của chúng với các tạp chất
chứa trong khí nhiên liệu nhiều khi có hoạt tính ăn mòn cao.
Cùng với sự gia tăng nồng độ amin và mức bão hoà dung môi bởi khí chua các tạp
chất không mong muốn thì hoạt tính ăn mòn hóa học của các chất hấp thụ Alkanol amin
cũng tăng. Vì vậy, khả năng hấp thụ của chúng thường bị hạn chế không phải bởi điều
kiện cân bằng nhiệt động mà là bởi độ bão hoà giới hạn của các chất hấp thụ bằng các khí
Acid.
1.2.2. Các quá trình làm ngọt khí bằng phương pháp hấp thụ vật lý
Phương pháp hấp thụ này dùng bằng dùng môi hữu cơ gồm: Propylen cacbonat
(C
3
H
6
CO
3
), Di Metyl Ete Polyetylenglycol (DMEPEG), N- Metyl Pirrolidon… các dung
môi này xử lý lượng khí chua trong khí bằng phương pháp hấp thụ vật lý.
Đặc điểm chung của quá trình:
Là các dung môi này có độ hoà tan tốt ở nhiệt độ thấp, khả năng hấp thụ cao các
khí chua (đặc biệt là khí CO
2
, H
2
S) có thể làm sạch gần như là triệt để đồng thời chúng có
tính ưu việt hơn hấp thụ hóa học ở chỗ: khi áp suất riêng phần của một khí chua lớn hơn
điều kiện hấp thụ > 5 Mpa nó vẫn làm việc được. Dung môi này thường không sủi bọt,
không ăn mòn thiết bị, nhiều chất có nhiệt độ hấp thụ thấp (≤ 70
0
C) nhiệt độ đặc thấp.
Đây là điều kiện quan trọng trong trường hợp áp dụng chúng ở vùng có khí hậu lạnh.

Khi áp suất riêng phần của các tạp chất chứa Acid cao, quá trình làm sạch khí bằng
dung môi hữu cơ (phương pháp hấp thụ vật lý) có yêu cầu kinh phí đầu tư và chi phí vận
hành thấp hơn đối với việc thực hiện bằng phương pháp hóa học bằng amin, do khả năng
5
hấp thụ của khí chua và các hợp chất không mong muốn khác. Việc tái sinh chất hấp thụ
vật lý diễn ra của nhiều trường hợp không cần cấp nhiệt mà nhờ giảm áp suất trong hệ
thống.
Nhược điểm của quá trình là: các dung môi hấp thụ được sử dụng hấp thụ tương
đối các Hydrocacbon, và làm sạch triệt để khí trong nhiều trường hợp chỉ thỏa mãn sau
khi xử lý bổ sung bằng dung môi alkanolamin.
1.2.3. Làm ngọt bằng dung môi tổ hợp
Dung môi tổ hợp gồm Alkanol amin dung dịch nước với dung môi hữu cơ như
Sunfolan, Metanol và dựa trên sự hấp thụ vật lý của các hợp chất không mong muốn bằng
dung môi hữu cơ và tương tác hóa học với Alkanol amin, là phần phản ứng tích cực của
chất hấp thụ. Các quá trình này kết hợp được nhiều ưu điểm của chất hấp thụ. Các quá
trình này kết hợp được nhiều ưu điểm của hấp thụ vật lý và hóa học. Chúng có thể được
sử dụng để làm sạch triệt để khỏi những khí chua H
2
S , CO
2
, COS, CS
2
và Mecaptan.
Quá trình tuy có nhiều ưu điểm, có thể bổ sung cho nhau một cách hoàn hảo,
nhưng nó không thể không có nhược điểm do các dung môi được sử dụng, hấp thụ đáng
kể các Hydrocacbon (đặc biệt là các Hydrocacbon vòng thơm tan tốt). Điều này làm hạn
chế khả năng ứng dụng các quá trình hấp thụ vật lý và hóa học bởi vì để loại trừ sự thâp
nhập số lượng lớn Hydrocacbon nặng vào nguyên liệu của hệ thống sản xuất lưu huỳnh
và trong thành phần của nhà máy chế biến khí cần phải có máy và thiết bị tách
Hydrocacbon nặng khỏi khí nguyên liệu hoặc khí Acid trước khi đến hệ thống sản xuất

lưu huỳnh (trong công nghệ cần có giai đoạn thu hồi các Hydrocacbon nặng bị cuốn theo
bằng cách cho Hydrocacbon khi đã sạch quay vòng lại từ dưới lên trên dung môi đi từ
trên xuống trong một tháp tiếp xúc, các Hydrocacbon sẽ bị cuốn theo dòng khí, còn dung
môi bão hoà khí Acid, và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác được đưa sang tháp tái sinh).
Tuy nhiên điều này không phải lúc nào cũng đóng vai trò chủ đạo liên quan đến việc
chọn qú trình sử lý khỏi H
2
S và các hợp chất chứa lưu huỳnh và chất không mong muốn
khác mà kèm theo đó là chi phí đầu tư và hoạt động bổ sung trong quá trình vận hành.
Các quá trình hấp thụ vật lý có thể kinh tế hơn, là do các dung môi hữu cơ đảm bảo thu
6
hồi chọn H
2
S trong sự có mặt của CO
2
và cho phép thu hồi tốt cho sản phẩm lưu huỳnh
khi tỷ lệ H
2
S: CO
2
.Trong những điều kiện nhất định, các quá trình này có một số ưu điểm
mà chỉ có thể phát hiện trên cơ sở phân tích kinh tế – kỹ thuật cao khỏi H
2
S , CO
2
,
Mecaptan và các hợp chất không mong muốn khác dựa trên hấp thụ hóa học và vật lý.
ở bảng I.1 trình bày tóm tắt một số quy trình công nghệ làm ngọt khí
Hấp thụ hóa học Hấp thụ hóa học
Quy trình công nghệ Dung môi Quy trình

công
nghệ
Dung môi
* làm sạch bằng
Alkacol - Fluor Propylencacbonat
MEA Mon Etanol amin - Selecsol DiMetyl ete
Polyetlenglycol
(DMEPEG), N – MetylPi
rrolidon (NMP)
DEA Di Etanol amin
ADIP Di Izopropanol
amin
Ekonamin Di Glycol amin Sun finol Hỗn hợp dung dịch nước
Di Izopropanol amin và
Sunfolan
Kalycacbonat thông
thường
K
2
CO
3
nóng chảy
VeTrockk
Assen của kim
loại kiềm nóng
chảy
K
3
ASO
3

…
Rectizol Metanol (ở nhiệt độ thấp)
(*) Tên gọi phần hoạt động của dung môi, dung môi là nước
7
Các tiêu chuẩn cơ bản trong việc chọn chấp hấp thụ cũng như quá trình hấp thụ
tương ứng là:Nồng độ đầu và nồng độ cuối của các tử không mong muốn trong khí và áp
suất làm việc cho trước trong hệ thống hoặc áp suất riêng phần đầu và cuối của chúng
trong điều kiện làm sạch. áp suất ban đầu xác định hệ thống tuần hoàn của chất thụ thụ
(lưu lượng riêng).áp suất liên phần cuối (mức độ làm sạch) phụ thuộc trước hết vào mức
độ tái sinh chất hấp thụ và áp suất cân bằng của khí được hấp thụ trên bề mặt dung môi ở
nhiệt độ xác định chủ yếu dựa vào hệ số tuần hoàn và điều kiện tái sinh của dung môi hấp
thụ. Vì vậy, tính kinh tế của quá trình được xác định trong khí nguyên liệu (khí chua) và
khí đã làm sạch khí ngọt. Trên cơ sở những dự liệu này người ta có thể đánh giá dung môi
nào trong các dung môi hấp thụ hóa học theo vật lý được ứng dụng hợp lý nhất đối với
điều kiện cho trước, sau đó phải xét đến tính đặc thù của các tạp chất chứa trong khí và
các phương án tương tác có thể có của chúng với dung môi hấp thụ, từ đó mới có thể
chọn lựa quá trình thuận lợi để tiến hành khảo sát kinh tế ,kỹ thuật.
Tất cả các quy trình công nghệ được nêu trong bảng I.1 ngoại trừ quy trình
Vetrocokk, đều dựa trên nguyên tắc hấp thụ hóa học hay vật lý các chất chứa lưu huỳnh,
oxy không mong muốn và giải hấp chúng từ chất hấp thụ, đưa khí Acid chứa H
2
S đến hệ
thống sản xuất lưu huỳnh kiểu Clase. Quy trình Vetrocokk dựa trên nguyên tắc hấp thụ
H
2
S bằng dụng môi hấp thụ hóa học và ôxy hóa trong thiết bị tái sinh thành lưu huỳnh
nhờ sự có mặt của phụ gia hoạt tính trong chất hấp thụ và Oxy đi vào đáy tháp tái sinh
cùng với không. Quy trình làm ngọt khí Vetrocokk thường được sử dụng làm sạch khí với
nồng độ H
2

S thấp.
1.3. Quy trình làm ngọt khí bằng dung môi Alkanol amin
Quy trình công nghệ làm ngọt khí bằng các dung môi Alkanol amin được sự thừa
nhận và ứng dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành và khí
trong nhà máy lọc dầu. Khi áp suất riêng phần của các khí chua thấp và trung bình thì khả
năng hấp thụ của các Alkanol amin tăng theo tỷ lệ H
2
S và CO
2
. 1.3.1. Tính chất chung
và các qúa trình làm ngọt khí của các Alkanol amin
* Tính chất:
8
Các Alkanol amin luôn được sử dụng làm dung môi hấp thụ hóa học để làm ngọt
khí là: Mon Etanol amin (MEA), Di Etanol amin (DEA), Di Izopropanol amin (DIPA), Di
Glycol amin (DGA)…. Nghiên cứu cấu trúc phân tử của các Alkanol amin ta thấy nó có
cấu trúc tương tự với NH
3
. Về nguyên tắc cũng có thể dùng NH
3

để loại các khí Acid ra
khỏi Hydrocacbon những NH
3
bay hơi rất mạnh. Do vậy, gây khó khăn cho quá trình vận
hành và tổn thất lớn do sự bay hơi của nó.
Bảng I.2 các amin dùng để hấp thụ khí axít
Tên hoá chất Công thức
Monoetanolamin MEA H
2

N – CH
2
– CH
2
– OH
Dietanolamin DEA
CH
2
– CH
2
– OH
HN
CH
2
– CH
2
– OH
Trietanolamin TEA CH
2
– CH
2
– OH
N – CH
2
– CH
2
– OH
CH2 – CH
2
– OH

Disopropanolamin DIPA CH
2
– CHOH – CH
3
HN
CH
2
– CHOH – CH
3
Metyldietanolamin MDEA CH
2
– CH
2
– OH
H
3
C – N
CH
2
– CH
2
– OH
Diglycolamin DGA H
2
N – CH
2
– CH
2
– O – CH
2

– CH
2
-
OH
Bảng I.3 Một số tính chất hóa lý cơ bản của các Alkanol amin
MEA DEA DIPA DGA
Khối lượng phân tử 61 105.1 133.2 105.1
Khối Lượng riêng, kg/m
3
1018 1090 989 1055
Nhiệt độ sôI,
0
C ở áp suất Pa
110 Pa 171 248.7 221
660 Pa 100 187 167
1320 Pa 69 150 133
áp suất hơi bão hoà ở 20
0
C, Pa 48 1.33 1.33 1.33
Nhiệt độ đông đặc,
0
C 10.5 28 42 9.5
độ nhớt tuyệt đối, Pa.s 0.241
(ở 20
0
C)
0.38
(ở 30
0
C)

0.198
(ở 45
0
C)
0.026
(ở 24
0
C)
9
độ hoà tan trong nước ở 20
0
C,
%kl
Hoàn toàn 96.4 87 Hoàn toàn
Nhiệt hoá hơi ở 1.10
5
Pa,j/kg 1486.4 1205.9 722.5 917.4
Mono etanolamin (MEA) là amin có tính bazơ mạnh nhất trong các Alkanol amin
dùng làm dung môi hấp thụ trong các quy trình làm ngọt khí. ở nhiệt độ thấp nó có thể
phản ứng rất nhạy với các Acid, nó phản ứng được cả với H
2
S và CO
2
. MEA có khối
lượng phân tử nhỏ nhất trong các Alkanol amin nên nhiệt tỏa ra trong phản ứng hấp thụ
các khi axit là lớn nhất trong các Alkanol amin khác. Đồng thời MEA bền về mặt hóa
học, dung dịch MEA ít bị phân huỷ, MEA phản ứng không thuận nghịch với các
Cacbonyl Sunfua (COS) và Cacbondisunfua CS
2
tạo thành các sản phẩm bền không tái

sinh được hoặc khó tái sinh. Vì vậy, gây tổn thất một lượng lớn dung môi hấp thụ (nếu
khí nguyên liệu có chứa nhiều COS, CS
2
). Mặt khác, MEA có áp suất hơi bão hoà cao
nhất trong các Alkanol amin, áp suất hơi bão hoà của MEA lớn hơn gấp 30 lần so với áp
suất hơi bão hoà của DEA và 300 lần so với TEA. Do đó, trong quá trình vận hành
thường bị tổn hao một lượng dung dịch MEA đáng kể do bay hơi.
DiEtanol (DEA) là một bazơ yếu hơn so với MEA, cũng bên về mặt hóa học. DEA
phản ứng được với H
2
S và CO
2
những phản ứng của nó kém hơn so với MEA. DEA cũng
phản ứng với COS, CS
2
nhưng các phản ứng này xảy ra chậm hơn so với MEA.
* Các quy trình làm ngot:
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch MonoEtanolamin; quá trình này đã được
ứng dụng rộng rãi để làm sạch khí tự nhiên và khí đồng hành
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch Di Etanol amin (DEA), quá trình này
trước đây được ứng dụng chủ yếu để làm ngọt khí nhà máy lọc dầu nhưng hiện nó cũng
được ứng dụng để làm ngọt khí tự nhiên.
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch Di Glycoly amin (DGA), quá trình này
được ứng dụng để loại bỏ triệt để H
2
S và CO
2
, nếu dùng DGA thay thế cho MEA sẽ cho
phép giảm lưu lượng riêng của chất hấp thụ và chi phí năng lượng là 25 – 40%.
10

- Quá trình kết hợp đồng thời vừa làm ngọt vừa làm khô khí, dùng dung môi là
dung dịch MEA hoặc DEA với Glycol.
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch TriEtanol (TEA), quá trinh này được
giới chuyên môn đánh giá là không hiệu quả và hiện nay được thay thế bởi quá trình
MEA và DEA.
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch Di IzoPropanol amin (ADIP), quá trình
được ứng dụng làm ngọt khí tự nhiên và khí dầu mỏ, vì nó có chi phí vận hành thấp hơn
so với quá trình MEA.
- Quá trình làm ngọt khí bằng dung dịch Metyl Dietanol amin (MDEA), quá trình
đặc biệt được chú ý, do tính chọn lọc của nó cao, khi phản ứng với H
2
S trong sự có mặt
của CO
2
.
Trong quá trình làm ngọt khí của các Alkanol amin đã nêu trên, thì các quá trình
MEA, DEA và ADIP thì được ứng dụng nhiều nhất để làm ngọt khí tự nhiên và khí đồng
hành.
1.3.2. Quy trình làm ngọt khí bằng MEA.
Sự tương tác của MEA với H
2
S, CO
2
theo phản ứng sau:
- Với H
2
S:
2RNH + H
2
S (RNH

3
)
2
S (I.1)
(RNH
3
)
2
+ H
2
S 2RNH
3
HS (I.2)
- Với Cacbonic:
CO
2
+ 2RNH
2
+ H
2
O (RNH
3
)
2
CO
3
(I.3)
CO
2
+ (RNH

3
)
2
CO
3
+ H
2
O

2RNH
3
HCO
3
(I.4)
Với R – nhóm HOCH
2
CH
2
–
II 8 VI
11
1
2 4
6
I
IV V
III 11
9
7
VII

Sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ bằng MEA
1. tháp hấp thụ; 2,3,4. thiết bị phân ly; 5,6. thiết bị làm nguội bằng không khí; 7,8.
thiết bị làm lạnh bằng nước; 9. thiết bị trao đổi nhiệt; 10. tháp nhả hấp thụ; 11. Bộ phận
đun nóng; I. khí nguyên liệu; II. khí sạch(khí ngọt); III. Dung môi bão hoà; IV. khí phân
ly; V. Dung môi đã nhả hấp thụ một phần; VI. khí axit; VII. Dung môi đã tái sinh tuần
hoà trở lại tháp hấp thụ.
Trong các phản ứng trên thì tốc dộ phản ứng của MEA với CO
2
chậm hơn so với
phản ứng của nó với H
2
S ở nhiệt độ thấp các phản ứng xảy ra theo chiều từ trái sang
phải, ở nhiệt độ cao thì các phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại (từ phải sang trái).
Trong trường hợp đầu xảy ra quá trình hập thụ hoá học, H
2
S, CO
2
liên kết với chất hấp
thụ theo phản ứng hoá học (chiều từ trái sang phải). Trong trường hợp thứ hai – diễn ra sự
giải hấp (tái sinh chất hấp thụ và tách các khí Acid: H
2
H và CO
2
được hấp thụ). Nhờ phản
ứng hấp thụ của các muối MEA và các Acid ở nhiệt độ cao. Các phản ứng hấp thụ hoá
học là các phản ứng toả nhiệt rất mạnh, ngược lại phản ứng tái sinh (phản ứng phân huỷ
các muối) là phản ứng thu nhiệt.
Dung môi hấp thụ hoá học dùng trong quá trình làm ngọt khí bằng MEA là dung
dịch nước Mono Etanol amin, nồng độ MEA trong dung dịch không vượt quá 15 – 20%

khối lượng, vì khi có nồng độ cao thì vận tốc ăn mòn kim loại của nó cang mạnh do hấp
thụ hàm lượng khí axit lớn (dung dịch Alkanol amin tinh khiết không có tính ăn mòn).
Nồng độ dung dịch càng cao thì tính ăn mòn kim loại càng mạnh, nên làm hạn chế khả
năng tăng hiệu quả của quá trình hấp thụ bằng Alkanol amin (vì không thể dùng các dung
12
3
10
5
dịch Alkanol amin có nồng độ cao). Gần đây người ta thêm một số chất ức chế quá trình
ăn mòn cho phép tăng nồng độ dung dịch MEA lên 30% để là tăng hiệu quả của quá
trình. Mức độ bão hoà khí Acid của MEA thường từ 0,3 – 0,4 mol/molDEA.
Quá trình làm ngọt khí bằng MEA thường được dùng để làm ngọt khí chua H
2
S và
CO
2
khi áp suất riêng phần của chúng không cao hơn 0,6 – 0,7 Mpa.
* Đánh giá ưu nhược của quá trình làm ngọt khí bằng MEA.
- Ưu điểm:
+ MEA có khả năng phản ứng cao, ổn định và dễ tái sinh, công nghệ và thiết bị
đơn giản.
+ Quá trình làm ngọt khí bằng MEA bảo đảm có thể tách triệt để H
2
S và CO
2
ra
khỏi khí trong khoản áp suất riêng phần của H
2
S và CO
2

khá rộng, có thể vận hàng quá
trình hấp thụ ở áp suất không cao lăm. Dung dịch Mono Etanol amin tương đối khó hấp
thụ Hydrocacbon, còn khả năng hấp thụ đối với H
2
S và CO
2
thì rất cao.
- Nhược điểm:
Mức độ bão hoà khí Acid của dung dịch Etanol amin thấp, lưu lượng riêng và chi
phí vận hành cao. Một vài tạp chất (CO
2
, COS, CS
2
…) chứa trong khí nguyên liệu, khi
tương tác với dung môi tạo thành các hợp chất không tái sinh hoặc khó tái sinh được. Do
vậy làm tổn hao một lượng đáng kể dung môi, làm mất hoạt tính chất hấp thụ, làm tăng
tính tạo bột của dung môi, ngoài ra quy trình làm ngọt khí của MEA cần năng lượng cho
việc tái sịnh dung môi hấp thụ lớn hơn các quy trình khác.
1.3.3. Quy trình làm ngọt khí bằng DEA
Những phản ứng chính xảy ra (trong quá trình làm ngọt khí) giữa DEA với H
2
S và
CO
2
;
- Với H
2
S
2R
2

NH + H
2
S (R
2
NH
2
)
2
S (I.5)
(R
2
NH
2
)
2
S + H
2
S 2R
2
NH
2
HS (I.6)
Với CO
2
:
CO
2
+ 2R
2
NH + H

2
O (R
2
NH
2
)
2
CO
3
(I.7)
13
CO
2
+ (R
2
NH
2
)
2
CO
3
+ H
2
O 2R
2
NH
2
HCO
3
ở đây R – nhóm C

2
H
4
OH –
Tương tự như quá trình làm ngọt bằng MEA (sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ
cũng không khác nhiều), các phản ứng trên cũng là phản ứng thuận nghịch, chúng xảy ra
theo chiều thuận (từ trái sang phải) ở nhiệt độ thấp, và xảy ra theo chiều nghịch (từ phải
sang trái) ở nhiệt độ cao.
Dung môi hấp thụ sử dụng trong quá trình làm ngọt khí bằng DEA là dung dịch
nước. Nồng độ của nó trong dung dịch dùng làm dung môi hấp thụ phụ thuộc vào nồng
độ khí Acid trong nguyên liệu ban đầu và thường thay đổi từ 20 – 35% khối lượng. Độ
bão hoà của dung dịch DEA trong quá trình SNPA – DEA có thể đạt từ 1 – 1,3 mol/mol
DEA (lớn hơn qúa trình MEA). Tuy độ bão hoà của dung môi DEA trong quá trình
SNPA – DEA cao, nhưng khả năng hấp thụ của dung môi DEA kém hơn MEA, do MEA
có khối lượng phân tử nhỏ hơn, nên cùng một nồng độ % khối lượng MEA có một nồng
độ mol lớn hơn nên có khả năng hập thụ lớn hơn.
- Ưu điểm của quá trình :
Bảo đảm làm sạch triệt khí khỏi các khí H
2
S, CO
2
với sự có mặt của COS và CS
2
(sản phẩm phản ứng giữa DEA với COS và CS
2
bị thuỷ phân trong điều kiện tái sinh
dung môi cho ra H
2
S và CO
2

). Dung dịch DEA bền về mặt hoá học, dễ tái sinh trong điều
kiện vận hành của quá trình, có áp suất hơi bão hoà thấp hơn nhiều so với MEA, sự hấp
thụ xảy ra ở nhiệt độ 10 – 20
0
C (cao hơn so với quá trình MEA) nên cho phép loại trừ sự
tạo bọt mãnh liệt của dung môi làm ngọt khí có nồng độ Hydrocacbon nặng cao (hoặc có
Hydrocacbon lỏng trong dung dịch).
- Nhược điểm:
Khả năng hấp thụ dung môi thấp, lưu lượng riêng của chất hấp thụ cao và chi phí
vận hành lớn, một số tạp chất chứa trong khí nguyên liệu, một phần CO
2
tương tác với
dung môi tạo thành các hợp chất không tái sinh được, khả năng hấp thụ của Mecaptan và
các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khác thấp.
1.3.4. Quy trình làm ngọt bằng ADIP:
14
Dung môi được dùng là dung dịch nước diizopropanolamin (DIPA); hàm lượng
chất hoạt động trong đó có thể đạt đến 40%. Nhờ dung môi này, việc làm sạch triệt để khí
khỏi H
2
S (đến 1.5mg/m
3
) được bảo đảm, diizopropanolamin có thể đồng thời làm sạch
khí khỏi CO
2
, COS và RSR. Hoạt tính của dung dịch DIPA theo CO
2
thấp hơn so với
dung dich MEA. Trong quá trình làm sạch có đến 40 – 50% COS và RSR được hấp thụ.
Diizopropanolamin tương tác với COS, CO

2
và RSR tạo thành các hợp chất dễ tái sinh, vì
vậy sự phân huỷ của DIPA do tương tác với các hợp chất chứa lưu huỳnh và oxy ít hơn
nhiều so với quá trình MEA (chi phí hơi cho tái sinhdung dich DIPA 2 lần nhỏ hơn trong
quá trình MEA vào khoảng 1kg/m
3
khí axit).
Độ hoà tan các hydrocacbon trong quá trình ADIP không lớn, vì vậy nồng độ của
chúng không lớn 0.5% thể tích. Trong trường hợp ứng dụng DIPA thiết bị làm sạch khí
có thể được chế tạo từ thép cacbon. Sơ đồ công nghệ làm sạch bằng MEA và quá trình
ADIP thực tế không khác nhau, vì vậy hệ thống làm sạch bằng Monoetanolamin có thể dễ
dàng chuyển đổi cho hoạt động với diizopropanolamin.
Quá trình ADIP ứng dụng rộng rãi ở nước ngoài để xử lý khí thiên nhiên và dầu
mỏ cũng như khí của quá trình xúc tác của các nhà máy chế biến mỏ.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP
HẤP THỤ LÀM NGỌT KHÍ SỬ DỤNG DUNG MÔI MEA
Tính toán các thông số cơ bản của tháp hấp thụ làm ngọt khí bằng amin
I.Dữ liệu ban đầu
C
1
C
2
C
3
n-C
4
n-C
5
H
2

S CO
2
N
2
%V 80,0 5,0 3,5 2,5 2,0 1,0 2,5 3,5
M
16,043 30,070 44,097 58,124 72,151 34,080 44,010 28,010
+Lưu lượng khí nguyên liệu: 4,5.10
6
Std.m
3
/ngày đêm
+Nhiệt độ khí nguyên liệu: 37
o
C
+Hàm lượng khí H
2
S ra: 85 ppm (V)
15
+Hàm lượng khí CO
2
ra: 0,5 % V
+Nồng độ MEA nghèo: 15,3 %KL
+Tỉ lệ mol H2S/mol MEA : 0,02/1
+Tỉ lệ mol CO2/mol MEA : 0,20/1
+Nhiệt độ dòng MEA vào : 40
o
C
+Áp suất nguyên liệu là 1atm
II.Các giá trị cần tính

+Áp suất và nhiệt độ làm việc của tháp
+Tính lưu lượng amin vào ở đáy tháp (amin giàu)
+Số đĩa của tháp hấp thụ
+Đường kính tháp
+Chiều cao tháp
+Nhiệt độ của dòng amin
III.Các bước tính toán
Bước 1: Cụ thể hóa các thông số đầu vào bao gồm
• Nhiệt độ giả tới hạn và áp suất giả tới hạn của khí nguyên liệu là:
8
1
j j
p c C Y
j
T T
=
= =
∑
190,55.0,8+305,43.0,05+369,82.0,035+425,16.0,025+469,65.0,02+3
73,6.0,01+304,20.0,025+126,26.0,035= 216,4373 [K]
8
1
p c i i
i
P PY
=
= =
∑
4,61.0.8+4,88.0,05+4,25.0,035+3,8.0,025+3,37.0,02+9,01.0,01+7,38
.0,025+3,4.0,035= 4.63675 [Mpa]

• Tỷ khối của hỗn hợp khí so với không khí là
δ =
M
/29 =0,7293
• Thể tích 1mol khí nguyên liệu ở điều kiện (15,6
0
C, 1at )
15,6
15,6
. .
22,4.1.288,6
23,63[ / ]
. 273.1
o o
o
V P T
V lit mol
T P
= = =
16
 Vậy số mol khí chua vào tháp trong 1 giờ (ở đktc) là :

6
4,5.10
7934,83[ / ]
24.23,63
kc
n kmol h
= =
Khối lượng phân tử trung bình của khí :

=∑ M
i.
y
i
=0,8.16,043+ 0,05.30,07+0,035.44,097+ 0,025.58,124+ 0,02.72,151+
0,01.34,080+ 0,025.44,01+ 0,035.28,01= 20,218465 dvc
Khối lượng phân tử trung bình của HC
tbHC
M =
0,8.16,043 0,05.30,07 0,035.44,097 0,025.58,124 0,02.72,151
0,93
+ + + +
=

20,19076882 = 20,1908 dvc
Bước 2: Tính toán áp suất làm việc của tháp hấp thụ
2
H S
P
P
b
≥
P : Áp suất làm việc của tháp
2
H S
P
: Áp suất hơi của H
2
S trên dung dịch MEA nghèo 15,3%KL ở nhiệt độ làm
việc của tháp (37

o
C)
b : Hàm lượng H
2
S trong khí ngọt T đơn vị
o
C
A, B là hằng số P đơn vị mmHg
Theo phương trình Antoine :
2
lg
H S
A
P B
T
= − +
áp suất hơi riêng phần của H
2
S/MEA(15,3%) ở 40
o
C và 100
o
C
Tại nhiệt độ 40
o
C (313K) có P=2,78477 mmHg
Tại nhiệt độ 100
o
C (373K) có P=3.19469 mmHg
(nhiệt độ tính theo K và p tính theo mmHg)

Thay các giá trị P ở 40
o
C (313K) và 100
o
C (373K) vào phương trình Antoine xác
định được các giá trị A và B như sau :
A = 5350,8 B = 17,54
Tại nhiệt độ 37
o
C (313K) áp suất hơi riêng phần của H
2
S/MEA
lgP
H2S
=
5350,8
17,54
37 273
−
+
+
= 0,279248
17
Vậy P
H2S
= 0.279248 mmHg = 37,23 pa
P
lv
≥
2

H S
P
b
=
6
37,23
85.10
−
= 4380000 Pa= 4,38 Mpa
(P
lv
phải nhỏ hơn áp suất tới hạn <4.6 Mpa)
b là hàm lượng H
2
S (ppm) còn sót lại trong khí đầu ra.
Vậy P
lv
của tháp là: 4,38 Mpa
Bước 3: Tính lượng dung dịch amin nghèo vào tháp (tính cho 1h)
2 (HO-CH
2
-CH
2
)
2
NH + H
2
S
→
((HO-CH

2
-CH
2
)
2
NH
2
)
2
S
1905
R
H∆ = −
kJ/kg
H2S
2 (HO-CH
2
-CH
2
)
2
NH + CO
2

→
((HO-CH
2
-CH
2
)

2
NH
2
)
2
CO
2
1917,6
R
H∆ = −
kJ/kg
CO2

(1)
2 2 2 2
(2)
R NH H S ( 2)R NH S
→
+
¬
(3a)
(1)
2 2 2 2 2 2 3
(2)
2 ( )R NH CO H O R NH CO
→
+ +
¬ 
(3b)
Theo Zapffe hiệu suất của phản ứng (1) ở 3a và 3b chỉ là 65%

Theo Riesenfeld hiệu suất của phản ứng (1) ở 3a và 3b chỉ đạt 75%
Hiệu suất trung bình là 70%
100
2. 3
70
;

⇒
tỉ lệ
2
minmola
molH S
= 3:1
 Để đạt hiệu suất hấp thụ tối đa ta sử dụng tỉ lệ
n
Amin
:n
H2S
= n
Amin
:n
CO2
=3:1
• Số mol H
2
S trong khí chua
n
H2S (chua)
= %V
H2S(chua)

.∑ mol khí vào = 1%.7934,83= 79,3483 [kmol]
• Số mol H
2
S trong khí ngọt
n
H2S (ngọt)
= %V
H2S
(ngọt).∑ mol khí vào = 85.10
-4
%. 7934,83
= 0,6745 [kmol]
 Vậy số mol H
2
S bị hấp thụ là
n
H2S
= n
H2S (chua)
– n
H2S (ngọt)
= 79,3483- 0,6745= 78,6738 [kmol]
18
n
MEA

dùng để hấp thụ H2S
= 3 n
H2S bị hấp thụ
= 3. 78,6738= 236,0214 [kmol]

• Số mol CO
2
trong khí chua
n
CO2 (chua)
= %CO
2
(chua).∑ mol khí vào = 0,025. 7934,83= 198,37075 (kmol)
• Số mol CO
2
trong khí ngọt
n
CO2 (ngọt)
= %CO
2
(ngọt).∑ mol khí vào = 0,005. 7934,83= 39,674 [kmol]
 Vậy số mol CO
2
bị hấp thụ là:
n
CO2
= n
CO2 (chua)
– n
CO2 (ngọt)
= 198,37075- 39,674 = 158,697 [kmol]
n
MEA
dùng để hấp thụ CO
2

= 3n
CO2 bị hấp thụ
= 3.158,697= 476,091 [kmol]
 Tổng số mol MEA nguyên chất cần dùng:
n
MEA
= n
MEA
dùng để hấp thụ H
2
S + n
MEA
dùng để hấp thụ CO
2

= 236,0214 + 476,091= 712,1124 [kmol]
 Vậy Lượng dung dịch MEA 15,3% bơm vào tháp trong 1h là.
m
MEA(nghèo)
= n
MEA
.M
MEA
/%MEA = 712,1124.61,08.100/15,3%
= 284286,4405 [kg]
 Lưu lượng tính theo kg/h của dung dịch amin nghèo
m
MEA(nghèo)
= (n
amin

.M
amin
/C%
amin
) + m
CO2 nghèo
+ m
H2S nghèo
= 284286,4405+ 6268,0133+ 485,3755= 291039,8293 [kg]
Với:
m
CO2/MEA nghèo
= n
CO2/MEA nghèo
.M
CO2
=0,2. n
MEA(nc)
. M
CO2
=0,2. 712,1124.44,01 =6268,0133 [kg]
m
H2S/MEA nghèo
= n
H2S/MEA nghèo
.M
H2S
=0,02.

n

MEA(nc)
. M
H2S

=0,02. 712,112.34,08=485.3755 [kg]
Bước 4: Lưu lượng dung dịch amin giàu ra ở đáy tháp
mMEA
(giàu)
= mMEA
(nghèo)
+ mH
2
S
(ht)
+ mCO
2(ht)
+mHC
(ht)

ta chọn số mol HC bị hấp thụ tối đa là 0.5% thể tích
• Khối lượng HC bị hấp thụ :
n
HC
= 0,5%.n
kc
.
M
= 0,005. 7934,83.20,1908= 801,0528 [kg]
• Khối lượng H
2

S bị hấp thụ :
m
H2S(ht)
=n
H2S(ht).
.M
H2S
= 78,6738.34,08= 2681,2031 [kg]
• Khối lượng CO
2
bị hấp thụ :
m
CO2(ht)
=n
CO2(ht)
.M
CO2
= 158,697.44,01= 6984,2550 [kg]
 mMEA
(giàu)
= mMEA
(nghèo)
+ mH
2
S
(ht)
+ mCO
2(ht)
+mHC
(ht)

= 291039,8293+ 801,0528+ 2681,2031+ 6984,2550
= 301506,3402 [kg]
Bước 5: Tính lưu lượng khí ngọt ra ở đỉnh tháp
19
m
khí ngọt
= m
khí chua
– [ m
(H2S, CO2, HC) bị hấp thu
]
m
kc
=n
kc
.
M
= 7934,83.20,1908= 160210,5656 [kg]
m
kn
=m
kc
−( m
CO2(ht)
+ m
H2S(ht)
+m
HC(ht)
)

= 160210,5656- (6984,2550+2681,2031+2681,2031)
= 147863,9044 [kg]
bước 6: tính nhiệt độ dòng amin giàu ra ở đáy tháp
cở sở tính toán dựa trên định luật bảo toàn năng lượng
Q
thu
= -Q
tỏa
hay |Q
thu
| = |Q
tỏa
|
a. Nhiệt tỏa Q
tỏa
gồm (mục này T đơn vị
o
C)
• Nhiệt phản ứng giữa H
2
S và MEA
2 2
1 H S(ht) H S
Q =m .q =
2681,2031.(-1905)= -5107691,906 [kJ]
• Nhiệt phản ứng giữa CO
2
và MEA
2 2
2 ( )

.
CO ht CO
Q m q
= =
6984,2550.(-1917)= -13388816,84 [kJ]
• Nhiệt phản ứng giữa HC và MEA
3 ( ).HC ht HC
Q m q
= =
801,0528.(-4403)= -3527035,478 [kJ]
Với nhiệt phản ứng giữa H
2
S, CO
2
và HC với MEA lần lượt là
2
2
1905( / )
1917( / )
4403( / )
H S
CO
HC
q kJ kg
q kJ kg
q kJ kg
= −
= −
= −
b. Nhiệt thu Q

thu
gồm (mục này T đơn vị
o
C)
• Nhiệt cần thiết để đun nóng dung dịch MEA nghèo (không tính lượng
H
2
S) từ T
dd
tới T vào:
min min
4 min min èo
min
.
[ ]. .( )
%
A A
A A ngh
A
n M
Q C T T
C
= −
C
Amin
= 1,6927 [kJ/kg-C]
Q
4
= 284286,4405.1,6927.(T-40)= 481211,6578.(T-40) [kJ]
• Nhiệt độ đem H

2
S bị hấp thụ từ T
khí chua
đến T
Q
5
= n
H2S(hấp thụ)
. M
H2S
.C
H2S
.(T-T
khí chua
)
C
H2S
= 1,0165 [kJ/kg-C]
Q
5
= 78,6738.34,08. 0,7724 (T – 37) = 2070,9613(T-37) [kJ]
• Nhiệt cần để đun nóng H
2
S có sẵn trong dung dịch amin nghèo
C
H2S
= 1,0171[kJ/kg-C]
20
Q
6

= n
H2S (nghèo)
.M
H2S
.C
H2S
.(T-T
amin nghèo
)= 0,02.7934,83.34,08.0,7171.(T-40)
= 3878,3494.(T-40) [kJ]
• Nhiệt cần để đun nóng CO
2
bị hấp thụ
2
CO
C =
0,8813 [kJ/kg-C]
2 2 2
7 ( )
. . .( )
CO ht CO CO kc
Q n M C T T= − =
158,697.44,01.0,8813.(T-37) =6155,2239.
(T-37) [kJ]
• Nhiệt cần thiết để đun nóng CO
2
có sẵn trong amin nghèo
C
CO2
= 0,8833[kJ/kg-C]

Q
8
= n
CO2(nghèo)
.M
CO2
.C
CO2
.(T-T
amin nghèo
)
Q
8
= 0,2.7934,83.44,01.(T-40)= 69842,3737[kJ]
• Nhiệt cần thiết để đun nóng khí hydrocarbon bị hấp thụ là:
C
HC (ht)
=
0,8.2,2801 0,05.1,8213.0,025.1,7712 0,02.1,7626
0,8 0,05 0,025 0,02, 0,895
+ +
+ + + +
= 2,2114 [kJ/kg-C]
C
1
C
2
C
3
n-C

4
n-C
5
Tổng
% thể tích 0,8 0,05 0,025 0,02 0,895
Nhiệt dung
riêng
2,2801 1,8213 1,7712 1,7678 1,7626
Q
9
=m
HC bị hấp thụ
.C
HC
.(T-T
amin
)= 3540,519.2,2114.(T-40)
=7829,5037.(T-40) [kJ]
• Nhiệt lượng thất thất bên ngoài lấy tối đa bằng 5% tổng nhiệt tỏa
10
0,05Q =
.Q
tỏa
= 0,05.(Q
1
+Q
2
+Q
3
)= 0,05.( 5107691,906 +13388816,84

+3527035,478) = 1101177,211 [kJ]
 Vậy tổng lượng nhiệt thu vào là:
Q
Thu
= (Q
4
+Q
5
+Q
6
+Q
7
+Q
8
+Q
9
+Q
10
)= -0,05208.10
9
+1672165.281.T [kJ]
Q
Thu
= - Q
tỏa
10
1 2 3
4
( ) 22023544,22
i

i
Q Q Q Q
=
= − + + =
∑
[kJ]
Áp dụng phương trinh cân bằng nhiệt trên ta tính được nhiệt độ dòng MEA giàu ra
khỏi đáy tháp:
 Nhiệt độ dòng amin giàu ra khỏi đáy tháp T = 44,318
o
C
21
Bước 7: Tính số đĩa lý thuyết của tháp
N
lt
= (*)
Trong đó A là yếu tố hấp thụ, A =

2
2
( )
( )
H S kn
H S kc
n
q
n
= =

6

85.10
0,01
−
=
85.10
-4
=0,0085
a : Phần mol H
2
S trong khí nguyên liệu, a=0,01
R : tỉ số mol Amin/số mol H
2
S, R =3:1
r : số mol H
2
S còn lại trong amin nghèo,
2
min
0,02
1
H S
a
n
n
=
p : áp suất làm việc của tháp, p= 4,38 Mpa
p
1
: áp suất riêng phần của H
2

S trong amin giàu
Tính theo phương trình Antoine
Trong dung dịch amin ra ta có :
2
lg 0,1284
H S
B
p A
T C
= − =
+
2
337,5278
H S
p=> =
[mmHg]= 0.045 [Mpa]
A B C
8,02401 1921,0 203,3
T: nhiệt độ [
o
C]
2
H S
p
áp suất riêng phần của H
2
S [mmHg]
Thay các thông số trên vào (*) ta có A, A=1,02
 N
lt

=
1
ln
0,0085(1,02 1)
1
ln1,02
 
 
−
 
+ =
9,6995
Bước 8: Tính số đĩa thực của tháp
N
thực
=
lt
N
ξ
trong đó
ξ
hiệu suất làm việc của đĩa với khí
0,25 0,4
ξ
≤ ≤
 N
thực
=
9,6995
24,2488 25

0,4
= ;
[đĩa]
Bước 9: Tính đường kính tháp hấp thụ
0,1. .
0,0114
.
QT
D
p
ω
=
Trong đó
D: Đường kính tháp
22
Q : Lưu lượng khí nguyên liệu, Q= 4,5.10
6
/24= 187500 [m
3
/h]
T : Nhiệt độ làm việc của khí nguyên liệu, T= 310 [K]
ω
: Vận tốc tuyến tính của khí trong tháp, chọn
ω
= 0,13[m/s]= 468 [m/h]
P : Áp suất làm việc của tháp, p= 4,38 [Mpa]
 Vậy đường kính tháp D = 0.6071 [m]
Bước 10: Tính chiều cao của tháp
H= N
thực

.d + h
d : Khoảng cách giữa các đĩa chọn d=0,5÷0,6 [m]
h : Chiều cao bổ trợ gồm chóp trên và chóp dưới 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
là 2,5% và H
2
S là 1% để làm ngọt dòng khí
này phải dùng tháp hấp thụ tối thiểu đáp ứng các điều kiện sau:
+chiều cao 13,7 m
+đường kính 0,6071 m
+áp suất làm việc 4.38 Mpa
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ KHÍ DẦU MỎ người
dịch: Hoàng Minh Nam- Nguyễn Văn Phước- Nguyễn Đình Soa- Phan Minh Tân
[2] TS. Trần Xoa, TS. nguyễn Trọng Khuông, Kỹ sư Hồ Lê Viên. Sổ tay quá trình
và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1
23