bài giảng công nghệ chế biến khí

CÔNG NGHỆ
CÔNG NGHỆ
CHẾ BIẾN KHÍ
CHẾ BIẾN KHÍ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HOÁ HỌC & CNTP
I. TÍNH CHẤT CỦA HỆ
I. TÍNH CHẤT CỦA HỆ
HYDROCACBON VÀ NƯỚC
HYDROCACBON VÀ NƯỚC
1. Hàm ẩm của khí

Khái Niệm Chung
-
Độ ẩm tuyệt đối
-
Độ ẩm bão hòa
-
Độ ẩm tương đối
* Nhiệt độ điểm sương
* Hàm lượng ẩm của khí sẽ tăng khi có mặt của
hydrocacbon nặng, H
2
S và CO
2
, giảm khi có mặt
của N
2
, khí nặng chứa ít hơi nước hơn khí nhẹ.

1. Hàm ẩm của khí


Hàm ẩm của khí phụ thuộc vào t, p của hệ và thành
phần hỗn hợp khí. Các phương pháp phổ biến xác
định hàm ẩm:
-
Sử dụng quan hệ giữa áp suất riêng phần và thành
phần lỏng hơi.
-
Sử dụng các đường cong thực nghiệm phụ thuộc của
hàm ẩm vào t, p.
-
Hiệu chỉnh các đường cong trên khi có mặt của H
2
S,
CO
2
, N
2
.
-
Sử dụng phương trình trạng thái P-V-T.

2. Các phương pháp xác định hàm ẩm
của khí
2.1 Sử dụng quan hệ giữa áp suất riêng phần và thành
phần lỏng hơi.
Với áp suất của hệ dưới 400 kPa ta có thể áp dụng
định luật Raoult.
P.y
w

= P
h
. x
w
P: là áp suất tuyệt đối của hệ; y
w
:là phần mol của nước
trong pha hơi.
P
h
: là áp suất hơi nước tại nhiệt độ của hệ; x
w
: là phần
mol của nước trong pha lỏng (x
w
= 1).
2. Các phương pháp xác định hàm ẩm
của khí
2.1 Sử dụng đường cong thực nghiệm.
- Đối với khí tự nhiên khô ngọt
2. Các phương pháp xác định hàm ẩm
của khí
2.2 Hàm ẩm của khí chua
Coi hỗn hợp khí bão hòa hơi nước, hàm ẩm của hỗn
hợp khí là tổng của hàm ẩm của khí ngọt, hàm ẩm của
CO
2
và H
2

S.
W = y.W
hc
+ y
1
.W
1
+ y
2
.W
2
W là hàm ẩm của hh khí chua
W
hc
là hàm ẩm của khí ngọt
W
1
là hàm ẩm của CO
2
W
2
là hàm ẩm của H
2
S
1= y + y
1
+ y
2
(y
1;

y
2
là phần mol của CO
2
và H
2
S)
Sự Tạo Thành Hydrat

Sự hình thành hydrat phụ thuộc vào
nhiều yếu tố: thành phần hỗn hợp khí,
sự có mặt của các chất tạo mầm, nhiệt
độ, áp suất, mức độ khuấy trộn …
Sự Tạo Thành Hydrat
Điều Kiện Để Tạo Thành Hydrat

Có nước tự do, và có sự tiếp xúc giữa khí
và nước.

Điều kiện nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ tạo
hydrat

Có thành phần như metan, etan, propan,
izobutan, N
2
, H
2
S, CO

2

Có sự thay đổi áp suất qua van giảm áp

Có môi trường và đủ thời gian
Đồ Thị xác định áp suất và nhiệt độ tạo hydrat
Đồ Thị xác định áp suất và nhiệt độ tạo hydrat
Phương Pháp Ngăn Ngừa Sự Tạo Thành Hydrat
Phương Pháp Ngăn Ngừa Sự Tạo Thành Hydrat
•
Phương pháp ức chế
•
Phương pháp làm lạnh
•
Phương pháp hấp thụ
•
Phương pháp hấp phụ
* Người ta thường sử dụng phương pháp hấp thụ
hoặc hấp phụ kết hợp với phương pháp ức chế.
Phương pháp làm lạnh

Phương pháp làm lạnh: khí ẩm được làm lạnh
tới nhiệt độ dưới nhiệt độ điểm sương của hỗn
hợp khí. Hơi nước sẽ bị ngưng tụ và tách khỏi
khí dưới dạng những hạt sương.

Tuy phương pháp đơn giản nhưng sẽ không đạt
được điểm sương cần thiết và khó điều khiển
quá trình.
Phương pháp ức chế

Phương pháp ức chế

Phương pháp ức chế: sử dụng chất ức chế như methanol, glycol

Chất ức chế được thêm vào dòng khí sẽ tan trong nước tự do, kết
quả làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo thành hydrat.

Metanol có áp suất hơi bão hòa cao, do vậy khó tách nó ra khỏi
dòng khí, việc tái sinh nó rất phức tạp nên sự tiêu hao chất ức
chế này tương đối lớn.

Glycol tuy giá cao hơn so với methanol nhưng lại được sử dụng
rộng rãi hơn methanol, do áp suất hơi bão hòa rất thấp có khả
năng thu hồi đơn giản.
Phương pháp ức chế
Phương pháp ức chế

Phương trình Hamershmidt:

∆t =

∆t – độ hạ nhiệt độ tạo thành hydrat ở áp suất đã cho, 0C

𝝎 – phần khối lượng của chất ức chế, %

M – Khối lượng phân tử của chất ức chế

K – hằng số (đối với metanol K = 2335, đối với glycol K
= 4000)
Phương Pháp Hấp Thụ


Yêu cầu của chất hấp thụ:
-
Có khả năng hấp thụ hơi nước trong
khoảng rộng nồng độ, áp suất và nhiệt độ.
-
Có áp suất hơi bão hòa thấp
-
Có nhiệt độ sôi khác nhiệt độ sôi của nước
-
Độ nhớt thấp đảm bảo tiếp xúc tốt với hỗn
hợp khí.
-
Có độ chọn lọc cao
Phương Pháp Hấp Thụ
-
Tính ăn mòn kém
-
Khả năng tạo bọt kém khi tiếp xúc
với dòng khí.
-
Có độ bền nhiệt và bền oxy hóa
cao.
-
Không độc hại cho người làm việc,
không gây ô nhiễm môi trường.
-
Giá thành rẻ.
Phương pháp hấp thụ


Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình
sấy khí:
- Nhiệt độ
-
Áp suất
-
Bản chất của chất hấp thụ
-
Nồng độ của chất hấp thụ
Một số tính chất quan trọng của glycol
Nhiệt độ đông đặc của các dung dịch glycol có nồng độ khác
nhau
Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp khí
vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG
Sự phụ thuộc độ hạ điểm sương vào nhiệt độ tiếp
xúc với dung dịch DEG có nồng độ khác nhau
Sự phụ thuộc độ hạ điểm sương vào lưu
lượng tưới