bài giảng công nghệ chế biến khí trong dầu khí

CÔNG NGHỆ
CÔNG NGHỆ
CHẾ BIẾN KHÍ
CHẾ BIẾN KHÍ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HOÁ HỌC & CNTP
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
QUÁ TRÌNH LÀM NGỌT
KHÍ
I. Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng
I. Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng
1. Các tạp chất hóa học trong khí:
-
Các hợp chất chứa lưu huỳnh
+ Hydrosulfua - H
2
S
+ Oxit lưu huỳnh cacbon – COS
+ Mercaptan – RSH
+ Lưu huỳnh cacbon – CS
2
+ Tiophen – C
4
H
4
S
+ Sulfua và disulfua – RSR, RSSR
- Các khí trơ như: CO
2
, N

2
, He
I. Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng
I. Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng
2. Ảnh hưởng của tạp chất hóa học
- Hầu hết chúng là chất độc
-
Ăn mòn thiết bị
-
Đầu độc xúc tác
-
Làm giảm nhiệt đốt cháy của nhiên liệu
-
Làm giảm hiệu quả sử dụng các đường
ống dẫn khí
II. Các phương pháp làm ngọt khí

Phương pháp hấp thụ
- Hấp thụ vật lý
- Hấp thụ hóa học
- Hấp thụ vật lý – hóa học

Phương pháp hấp phụ: Vật lý và hóa học

Phương pháp dùng chất xúc tác: oxi hóa, khử
* Ngoài ra người ta còn sử dụng các phương
pháp như: Vi sinh, màng lọc, quang hóa.
Yêu cầu chung của dung môi

Dung môi có áp suất hơi bão hòa thấp tại

nhiệt độ hấp thụ.

Khả năng hấp thụ cao các khí axit từ khí
trong khoảng rộng của áp suất riêng phần.

Dung môi có độ nhớt thấp, hòa tan ít
hiđrocabon.

Khả năng an mòn thấp, bền với oxi hóa.
II. Các phương pháp làm ngọt khí
II. 1 Hấp thụ hóa học:
Các dung môi được sử dụng phổ biến như:
-
Các dung dịch amin
-
Dung dịch K
2
CO
3
-
Hỗn hợp dung dịch K
2
CO
3
và DEA
-
Dung dịch muối asen của kim loại kiềm nóng
KAsO
3
-

Dung dịch muối natri (2,6,-2,7 axit
antraquinonsulfonic)
II. 1 Hấp thụ hóa học
Các tính chất hóa lý cơ bản của alkanolamin
Sơ đồ công nghệ làm sạch
Sơ đồ công nghệ làm sạch


khí bằng dd MEA
khí bằng dd MEA
1,3,10-Thiết bị phân ly, 2-tháp hấp thụ; 4-bể chứa; 5,9-thiết bị làm lạnh; 6-thiết bị
trao đổi nhiệt; 7-tháp giải hấp; 8-thiết bị gia nhiệt; 11-bơm; I-khí nguyên liệu; II-
khí sạch; III-khí axit
Sơ đồ công nghệ làm sạch
Sơ đồ công nghệ làm sạch


khí bằng dd
khí bằng dd
amin (2 dòng vào thiết bị hấp thụ)
amin (2 dòng vào thiết bị hấp thụ)
Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin
Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin

Nguyên nhân của sự tạo bọt:
-
Do trong khí có các hydrocabon
nặng, tạp chất cơ học, và chất ức chế
ăn mòn và các cặn trong thiết bị, sản
phẩm ăn mòn, dầu máy.

-
Khi vận tốc dòng hơi và amin lớn
Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin
Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin

Ảnh hưởng của sự tạo bọt
- Phá vỡ chế độ làm việc của thiết bị
- Làm ảnh hưởng chất lượng của khí sản
phẩm
- Làm giảm năng suất của thiết bị
- Làm tăng mất mát amin

Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin
Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin
*Dấu hiệu nhận biết sự tạo bọt
-
Sự tăng lượng bọt trên đĩa
-
Chênh lệch áp suất lớn trong thiết
bị
-
Xuất hiện lượng chất lỏng lớn
trong thiết bị phân ly
Phương pháp hạn chế sự tạo bọt
-
Làm sạch khí khỏi tạp chất cơ học
-
Nhiệt độ dòng amin đi vào cao hơn 2-
5
o

C của khí đi ra khỏi tháp.
-
Rửa định kỳ và làm sạch thiết bị
-
Lọc amin
-
Dùng chất chống tạo bọt
Làm ngọt khí bằng muối của kim loại
kiềm
-
Quá trình này dựa trên sự tương tác giữa muối của
kim loại kiềm và hợp chất chứa lưu huỳnh (trừ RSH).
Nа
2
СО
3
+ H
2
S → NaHCO
3
+ NaHS
Na
2
CО
3
+ CO
2
+Н
2
О → 2NaHCО

3
К
2
СО
3
+ H
2
S → КНСО
3
+ KHS
К
2
СО
3
+ СО
2
+ Н
2
О → 2КНСО
3
COS + Н
2
О → СО
2
+ Н
2
S
Quá trình hấp thụ: 110
0
C – 115

0
C, P – 2- 8 MPa;
quá trình giải hấp: 110
0
C – 115
0
C, P – 1at.
II. Phương pháp hấp thụ vật lý
Dung môi được sử dụng trong quá trình này là:
- Nước
- Methanol (Rektizol)
- Propilencacbonat
- dd glicol
- Ete dimetil polietilenglicol
- N-metilpirrolidon
- Hỗn hợp dung dịch Dipa và sulfolan
Một số tính chất của dung môi vật lý
Dung môi: Nước và metanol
Nước:
-
Nhiệt độ hấp thụ 30 – 35
0
C
-
Áp suất hấp thụ 1,5 – 2,5 MPa
-
Trung bình 100kg nước hấp thụ được 8kg khí axit.
Metanol:
-
Nhiệt độ hấp thụ -60

0
C
-
Áp suất hấp thụ 0,4 MPa
-
Trung bình 1g metanol hấp thụ được 600cm
3
khí
axit.
Dung môi Glicol
Dung dịch DEG:
- Nhiệt độ : 35-40
0
C
- Áp suất : 7-8 Mpa
Sơ đồ công nghệ làm sạch và sấy khí bằng DEG
3.1. Quá trình FLOUR
•
Chất hấp thụ: propylene carbonate.
Tính chất hóa lý của propylene carbonate
Nhiệt độ sôi,
0
C 242
Phân tử lượng 102
Nhiệt độ nóng chảy,
0
C -49
Độ nhớt ở 18
0
C, m

2
/s 6,64.10
-6
Tỷ trọng ở 20
0
C, kg/m
3
1200
Áp suất hơi bão hòa ở 27
0
C
,
Pa 0,666
•
Khả năng hòa tan tốt H
2
S, CO
2
, COS, CS
2
, RSH và
hydrocarbon.
•
Có tác dụng ăn mòn yếu đối với thép carbon
thường.
•
Bền hóa học, áp súât hơi bão hòa thấp.
•
Được áp dụng thuận lợi nhất khi khí có áp suất
riêng phần tổng của khí chua > 0,4 MPa.

•
Hấp thụ ở nhiệt độ thấp: 0÷-6
0
C.
•
Quá trình hòan nguyên chất hấp thụ được thực hiện
bằng giảm từng bước áp súât.
•
Độ mất mát chất hấp thụ: 16 g/1000 m
3
khí nguyên
liệu.
3.2. Quá trình SELEXOL
•
Chất hấp thụ: dimethylether polyethyleneglycol
(DMEPEG).
Tính chất hóa lý của DMEPEG
Nhiệt độ sôi,
0
C 151
Phân tử lượng 280
Nhiệt độ nóng chảy,
0
C 22-29
Độ nhớt ở 25
0
C, Pa.s 5,8.10
-3
Tỷ trọng ở 25

0
C, kg/m
3
1000
Áp suất hơi bão hòa ở 25
0
C
,
Pa 1,33
Nhiệt dung ở 25
0
C, kJ/kg.K 2,43