TỔNG hợp lý THUYẾT CHẾ BIẾN KHÍ

TỔNG HỢP LÝ THUYẾT CHẾ BIẾN KHÍ
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1. Nguồn gốc dầu mỏ và khí
 Nguồn gốc vô cơ
- Trong lòng Trái đất có chứa các cacbua kim loại như Al
4
C
3
, CaC
2
. Các
chất này bị phân hủy bởi nước để tạo ra CH
4
và C
2
H
2
:
Al
4
C
3
+ 12H
2
O → 4Al(OH)
3
+ 3CH
4
CaC
2
+ 2H

2
O → Ca(OH)
2
+ C
2
H
2
 Nguồn gốc hữu cơ
- Các vật liệu hữu cơ (xác động thực vật và tảo biển) phân rã qua hàng
triệu năm dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất cao biến đổi sẽ tạo thành
các hydrocacbon ban đầu:
RCOOR’ + H
2
O ↔ RCOOH + R’OH
RCOOH → RH + CO
2
RCH
2
OH → R’-CH=CH
2
+ H
2
O
R’-CH=CH
2
+ H
2
→ R’-CH
2
-CH

3
2. Trữ lượng khí trên thế giới và Việt Nam
- Thế giới: 270-233 tỷ tấn
- Việt Nam: 1500 tỷ m
3
3. Vùng phân bố dầu khí Viêt Nam
- Sông Hồng
- Cửu Long
- Nam Côn Sơn
- Ma lai Thổ Chu
*Vùng phụ: Vũng Mây, Phú Khánh
4. Hệ thống phân phối khí và tồn trữ
 Hệ thống phân phối
- Cửu Long
- Nam côn sơn
- Đạm cà mau
 Hệ thống tồn trữ: Kho cảng Thị Vải
5. Phân loại khí
 Phân loại theo nguồn gốc
- Khí tự nhiên
- Khí đồng hành
- Khí condensate
- Khí từ nhà máy lọc dầu
 Phân loại khí theo hàm lượng khí acide có trong khí:
- Khí chua: lượng H
2
S > 1% thể tích và CO
2
> 2% thể tích.
- Khí ngọt: lượng H

2
S ≤ 1% thể tích và CO
2
≤ 2% thể tích.
 Phân loại khí theo thành phần C
3+
1
- Khí béo là khí giàu propan, butan và các hidrocacbon nặng (ρ > 150g/m
3
).
Từ khí này thu được xăng, khí dầu mỏ hóa lỏng LPG và các hidrocacbon
riêng biệt dùng cho công nghệ tổng hợp hữu cơ.
- Khí gầy là khí chứa ít hidrocacbon nặng (ρ < 50g/m
3
). Khí này được sự
dụng chủ yếu cho công ngiệp và đời sống.
 Phân loại khí theo thành phần khí C2.
- Khí khô C2 ≤ 10%
- Khí ẩm C2>10%
6. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của dòng khí.
- Khí thiên nhiên là khí không màu, không mùi
- Khí thiên nhiên có tính cháy sạch.
- Thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là metan (CH
4
).
- Tỷ trọng của khí thiên nhiên đối với không khí dao động trong khoảng rộng
từ 0,55-1,1.
- Nhiệt cháy cao.
7. Chuẩn bị khí trước khi chế biến
Gồm các quá trình sau:

 Lọc các tạp chất cơ học
- Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học được thực hiện chủ yếu nhờ các
thiết bị cơ học.
- Người ta phân biệt thành 2 nhóm:
o Nhóm làm sạch khô dùng thiết bị xyclon, máy lọc điện, máy làm ngưng
bụi.
o Nhóm làm sạch ướt dùng thiết bị xyclon, scrubber, thiết bị bọt.
 Xử lý nước
+ Dùng phương pháp hấp phụ: zeolit, nhôm oxits, silicagel
 Xử lý khí chua
+ Hấp thụ bằng dung môi MEA, DEA, MEG
 Chế biến khí
+Ngưng tụ nhiệt độ thấp
+Hấp thụ nhiệt độ thấp
+Chưng cất nhiệt độ thấp.
 Nguyên tắc chế biến khí bằng pp hấp thụ
- Dùng dung môi lỏng để hấp thụ và tách các hợp chất C
3+
ra khỏi dòng
khí.
- Chất hấp thụ: các phân đoạn kerosen, gasoil, benzin
- Có hiệu quả đối với khí béo có hàm lượng C
3+
lớn hơn 100g/m
3
 Ngưng tụ nhiệt độ thấp
2
- Nguyên tắc: nén và làm lạnh sơ bộ để tách các hydrocarbon nặng, sau đó
dàng khí được phân tách trong thiết bị phân tách 2 pha và tháp chưng cất
nhằm thu hồi khí khô và xăng nhiên liệu.

- Hiệu quả đối với quá trình cần tách các cấu tử khí nhẹ.
 Chưng cất nhiệt độ thấp
- Nguyên tắc nén và làm lạnh rồi đưa dòng khí vào tháp chưng cất. Khí
khô thu hồi ở đỉnh tháp, H.C nặng thu hồi ở đáy tháp.
- Phần trên của tháp được giữ ở nhiệt độ âm, phần dưới của tháp được gia
nhiệt nhằm thu hồi hoàn toàn các hydro carbon nặng.
CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT CỦA KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ
ĐỒNG HÀNH
1. Giản đồ pha hệ 2 cấu tử
1-2: thăng hoa.
2-3: nóng chảy.
2-C: hóa hơi.
2: điểm ba (T=0)
A: lỏng nén
B: hơi quá nhiệt
C: điểm tới hạn
-P/T không thay đổi trong quá
trình chuyển pha đẳng
nhiệt/đẳng áp.
-T>T
C
, khí không thay đổi pha
khi tăng áp suất.
-T>T
c
, P>P
C
, lưu chất ở trạng
thái siêu tới hạn.
3

Hình 2.2. Sơ đồ trạng thái pha của đơn chất trong hệ trục P - T
• Các đường HD, HC và HF: các đường cân bằng
• H: điểm ba pha
• FH: pha rắn có thể thăng hoa thành khí
• HD: đường cân bằng giữa pha rắn và lỏng (đường bão hòa rắn – lỏng
hoặc cân bằng rắn – lỏng).
• HC: Đường cân bằng hơi – lỏng, đường áp suất hơi, đường điểm bong
bóng hay đường điểm sương.
• C - Điểm tới hạn với nhiệt độ tới hạn (Tc) và áp suất tới hạn (Pc).
2. Giản đồ pha hệ lỏng khí
P-v Diagram And Phase Envelope Of A Pure Substance
3. Giản đồ pha hệ 1 cấu tử etan
4
4. Giản đồ pha của hệ đa cấu tử
5
Chuyển pha
(ẩn nhiệt)
*Gia nhiệt đẳng áp: A à E
A: lỏng nén
B: điểm bong bóng
B-D: khỏang nhiệt độ sôi
D: điểm sương
E: hơi quá nhiệt
*Nén đẳng nhiệt: F à G
F: hơi dưới T
C
.
F-G: quá trình ngưng tụ.
G: ngưng tụ lỏng hòan tòan.
*Nén đẳng nhiệt (hóa hơi

ngược):
H: hơi trên T
C
.
H-J: ngưng tụ - hóa hơi.
J: hóa hơi hòan tòan.
6
 Học giản đồ pha điều kiện tạo hydrat của propan trang 97 sách Nguyễn Thị
Minh Hiền
 CHƯƠNG 3: LÀM KHÔ KHÍ
 Lý do làm khô khí
- Nước là tạp chất phổ biến nhất lẫn trong các HC,
- Nước lẫn trong KTN trong quá trình khoan khai thác và quá trình làm
ngọt khí (tách loại các khí chua H
2
S, CO
2
)
- Nước gây ra các vấn đề sau:
 +Tạo Hydrat gây tắc ngẽn van, đầu vòi trong quá trình vận
chuyển.
 +Gây ăn mòn thiết bị.
 +Phản ứng phụ tạo bọt mất hoạt tính xtac.
 Kn Hydrat: là hợp chất dạng tinh thể của các HC và nước tồn tại ở trạng thái
bền vững trong đk xác định.
 ĐK tạo thành Hydrat
- Nhiệt độ áp suất khí.
- Thành phần khí C
1
,C

2
,C
3
, i-C
4
, N
2
,H
2
S, CO
2
có thể tạo thành Hydrat,
nhưng n-C
4
không tạo Hydrat, nhiệt độ bắt đầu tạo Hydrat của C
1
giảm
khi trong khí có chứa C
3+
.
- Tăng nồng độ muối thì nhiệt độ tạo Hydrat giảm.
 Các Phương Pháp Ngăn Ngừa Sự Tạo Thành Hydrat
• Phương pháp ức chế
• Phương pháp làm lạnh
• Phương pháp hấp thụ
• Phương pháp hấp phụ
Xác định điều kiện, áp suất tạo thành hydrat
 Phương pháp ức chế:
- Làm khô khí bằng phương pháp ức chế:
 + Lấy hơi nước ra khỏi khí và hạ nhiệt độ điểm sương xuống thấp

hơn nhiệt độ vận chuyển và chế biến.
 + Hàm lượng nước tối đa cho phép trong dòng khí sản phẩm thông
thường là 100mg nước /1 Sm
3
khí.
- 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.
 *So sánh chất ức chế:
 Methanol  Glycol
- Không ăn mòn
- Không phản ứng với HC
- Tan vô hạn trong nước

- Tan trong HC
- Không thu hồi được
- Dễ bay hơi ở đk vận hành
- Rẻ
- Sử dụng khi yêu cầu nhiệt độ thấp
hơn 25
o
C
- Ít tan trong HC
- Thu hồi và tái sinh sử dụng được

- Không bay hơi
- Đắt
- Sử dụng đến -25
0
C
 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
- 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.
• 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
 So sánh các dung môi hấp thụ
 Tên  Ưu điểm  Nhược điểm
 DEG - Độ háo nước cao,độ
bền cao khi có hợp
chất lưu huỳnh,oxi và
CO
2

ở nhiệt độ cao.
- Dung dịch đậm đặc
không đóng rắn.
- Mất mát do bị lôi cuốn cao
hơn so với TEG.
- Khi hoàn nguyên khí nhận
được với hàm lượng DEG
cao hơn 95%.
- Giảm nhiệt độ điểm sương ít
hơn so với sử dung TEG.
- Giá thành cao.

 TEG - Độ háo nước cao
- Tạo khả năng hạ nhiệt
độ điểm sương cao
hơn, độ bền tốt khi có
hỗn hợp lưu huỳnh.
- Hòa tan HC trong
TEG cao hơn O
2
và
CO
2
ở ĐK thường
- Hoàn nguyên dễ dàng
đến nồng độ dung dịch
99%.
- Dd đậm đặc không
đóng băng.
- Độ bay hơi thấy hơn

DEG
- Đầu tư cơ bản cao.
- Dd DEG có khả năng tạo bọt
cao khi có HC nặng, thơm.
- Hòa tan HC cao hơn trong
DEG.
 Hỗn
hợp dung
dịch
 (10-
30%)MEA
 (60-
80%)DEG
 (5-
10%) nước
- Chất hấp thụ cả nước
và CO
2
và H
2
S(kết hợp
xử lí khí chua)
- Khả năng tạo bọt tháp
(tránh ngập lụt tháp)
- Mất mát do bị cuốn ra cao
hơn so với TEG.
- Chỉ ứng dụng làm sạch khí
chua và khí khô.
- Chât hấp thụ ăn mòn kim loại
ở nhiệt độ hòan nguyên.

 (do tạo ra acid H
2
SO
4
và
H
2
CO
3
).
- Giảm nhiệt độ điểm sương ít

 Làm khan khí bằng phương pháp hấp phụ
 Khi cần sấy khí với độ hạ điểm sương tới 100 … 120
0
C và yêu
cầu khí sau khi sấy có điểm sương -60
0
C tới … -90
0
C người ta sử dụng
phương pháp hấp phụ. Trong công nghiệp chế biến khí người ta thường
dùng silicagel, oxit nhuôm hoạt tính, boxit hoạt tính, zeolit 4A và 5A.
 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.
So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp:
  Ưu điểm  Nhược điểm
 Phương
pháp ức chế

- Quá trình xử lí đơn giản, không
tiêu tốn năng lượng và chi phí
thiết bị.
- Cho hiệu suất cao
- Mất mát chất ức chế
- Quá trình tách còn nhiều
hạn chế
 Phương
pháp hấp thụ
- Sơ đồ Thiết bị đơn giản, dễ tính
toán thiết kế, dễ vận hành, quá
trình liên tục nên có thể tự
đông hóa, giá thành thiết bị
thấp.
- Ít tiêu hao tác nhân sấy khí, các
chất hấp thụ dễ chế tạo
- Các dung dịc không ăn
mòn,dùng kim loại rẻ tiền
- Các dung môi hòa tan HC thấp,
khả năng tạo bọt thấp
- Phải sử dụng ở áp suất cao
để tăng tính chọn lọc.
- Trong quá trình sấy, khả
năng mất mát dung môi
cao.
- Mức độ sấy khí cao khi
hàm lượng nước lớn.
 Phương
pháp hấp phụ
- Thực hiện ở nhiệt độ và áp

suất thấp.
- Quy trình công nghệ đơn
giản, dễ chế tạo, quá trình làm
việc liên tục.
- Chất hấp phụ dễ tìm:
zeolit, silicagel, Al2O3
- Chất hấp phụ giảm dần
hoạt tính theo thời gian
- Tiêu hao năng lượng
trong quá trình giải hấp.
- Phụ thuộc áp suất nhiệt
độ vào chất hấp phụ.
 Phương
pháp làm lạnh
- Pp đơn giản dễ chế tạo. - Sẽ không đạt được
điểm sương cần thiết.
- Khó điều khiển quá
trình.
So sánh pp hấp thụ glycol và hấp phụ
 Làm khô bằng hấp thụ glycol  Làm khô bằng hấp phụ
- Chi phí thấp
- Độ giảm áp suất thấp
- Quá trình liên tục làm khô khí
đến 0,25lb H2O/MMscf
- Không bị đầu độc
- Chi phí nhiệt tái sinh thấp
- Gây ăn mòn tạo bọt
- Ảnh hưởng bởi thay đổi áp suất,
nhiệt độ, lưu lượng.
- Chi phí đầu tư cao 33-50%

- Độ giảm áp cao (10-50psi)
- Quá trình gián đoạn/bán liên tục
- Làm khô đến 1 ppmH2O
- Bị đầu độc bởi HC nặng H2S CO2
- Chi phí nhiệt tái sinh cao
- Không gây ăn mòn
- Ít bị ảnh hưởng bởi thay đổi nhỏ về
áp suất nhiệt độ lưu lượng
 CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KHÍ CHUA
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

 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 ăn mòn thấp, bền với oxi hóa.
 Phương pháp hấp thụ
1. Hấp thụ hóa học:
 Các dung môi được sử dụng phổ biến như:
- Các dung dịch amin: MEA, DEA, TEA, MDEA,
- 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)

 Ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng dd MEA
 Ưu điểm:
- Vận tốc hấp thụ khí axít cao
- Giá thành rẻ
- Dễ tái sinh
- Hòa tan hidrocacbon thấp
 Nhược điểm:
- Tạo các hợp chất khó phân hủy với COS, CS
2
, O
2
.
- Mất mát lớn
- Khả năng hấp thụ RSH kém
- Không có khả năng hấp thụ chọn lọc H2S khi có mặt của CO2.
- Tạo bọt khi có mặt của hidrocacbon lỏng, chất chống oxi hóa và tạp chất cơ
học.
 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

 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
 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
2. Phương pháp hấp thụ vật lý
Dung môi được sử dụng trong quá trình này là:
- Nước
- Methanol (Rektizol)
- Propilencacbonat (Flour)
- dd glicol
- Ete dimetil polietilenglicol
- N-metilpirrolidon
- Hỗn hợp dung dịch Dipa và sulfolan
 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
o Dung dịch DEG:
- Nhiệt độ : 35-40
0
C
- Áp suất : 7-8 Mpa
o Dung môi DMEPEG ( dimethyl eter poly ethyl glycol )
- Ưu điểm
 + Không độc, bền hóa học, khong ăn mòn, dễ phân hủy khi làm
lạnh
 + có độ chọn lọc cao đối với H2S (20
o
C, 0,1 MPa) độ hòa tan H2S
cao gấp 10 lần O
2
 + được áp dụng để làm sạch khí có nồng độ H2S, CO2 trung bình
và cao, có thể làm sạch đến 97% H2S và 85% CO2
 + được úng dụng để làm sạch và sản xuất đồng thời lưu huỳnh và
CO2 thương phẩm

 + hòa tan tốt H2S, CO2
 + hoàn nguyên hấp thụ bằng giảm áp từng bước
- Nhược điểm:
 + chỉ làm sạch khí khô
 + khả năng hòa tan HC cao
 + khả năng hòa tan của DMEPEG tăng dần: C2H6, CO2, C3H8,
C4H10, COS, C5H12, H2S, CH3SH, CS3, C7H16, H2O
 + hiệu quả quá trình khi tăng áp suất và hàm lượng H2S, CO2
trong nguyên liệu.
 + loại được 50% CO2, chi phí hấp thụ gần bằng 1à 1000 m
3
khí
 Phương pháp hấp phụ
1. Hấp phụ vật lý
- Chất hấp phụ vật lý phổ biến là zeolit (CaA) và than hoạt tính.
- Zeolit (CaA) có độ chọn lọc cao và khả năng hấp thụ lớn. Áp suất của quá
trình 1,7-5 Mpa, nhiệt độ 30-40
0
C.
- Than hoạt tính vừa là xúc tác vừa là chất hấp phụ:
- Quá trình hấp phụ:
 H
2
S + O
2
= S + H
2
O
- Quá trình tái sinh than hoạt tính:
 (NH

4
)
2
S + nS = (NH
4
)
2
S
n + 1
- Thu hồi lưu huỳnh:
 (NH
4
)
2
S
n + 1
= 2NH
3
+ H
2
S + nS
2. Hấp phụ hóa học
- Chất hấp phụ hóa học phổ biến là oxit của Fe, Zn, Cu.
- Khi sử dụng oxit Fe các phản ứng xảy ra là:
 Fe
2
O
3
+ 3H
2

S = Fe
2
S
3
+ H
2
O
 Fe
2
O
3
+ 3H
2
S + H
2
= 3FeS + 4H
2
O
- Quá trình tái sinh xúc tác:
 Fe
2
S
3
+ 1.5O
2
= Fe
2
O
3
+ 3S

 2FeS + 1.5O
2
= Fe
2
O
3
+ 2S
- Khi sử dụng oxit kẽm thì phản ứng xảy ra với hầu hết các hợp chất của lưu
huỳnh.
 H
2
S + ZnO = ZnS + H
2
O
 CS
2
+ 2ZnO = 2ZnS + CO
2
 COS + ZnO = ZnS + CO
2
 RSH + ZnO = ZnS + ROH
- Sử dụng dung dịch Na
2
CO
3
và Fe
2
O
3
 H

2
S+Na
2
CO
3
= NaHS + NaHCO
3
 3NaHS+2Fe(OH)
3
=Fe
2
S
3
+3NaOH+3H
2
O
 NaHS+2Fe(OH)
3
= 2FeS +S + 3NaOH+3H
2
0























 CHƯƠNG 5: CHẾ BIẾN KHÍ BẰNG PP NGƯNG TỤ
 *Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ là quá trình tách các hidrocacbon
lỏng từ khí bằng cách ngưng tụ một hay nhiều bậc ở nhiệt độ thấp và áp suất cao.
 *Các yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình tách khí ở nhiệt độ thấp: Thành
phần khí nguyên liệu, nhiệt độ, áp suất, nguồn lạnh, số bậc tách …
 I. SƠ ĐỒ NGƯNG TỤ NNT CÓ CHU TRÌNH LÀM LẠNH NGOÀI
 1. Sơ đồ NNT một bậc nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh bằng proban
 Chế độ làm việc của tháp tách etan:
 *Áp suất: 3,0 đến 3,5 MPa
 *Nhiệt độ: - Đỉnh tháp: -30 đến 0
0
C
 - Đỉnh tháp: 90 đến120
0
C

 2. Sơ đồ ngưng tụ NNT một bậc để nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh
bằng proban và tách etan sơ bộ
 3. Sơ đồ NNTmột bậc để nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh dùng tác
nhân lạnh hỗn hợp
 4. Sơ đồ NNT một bậc để nhận C
≥2
có chu trình làm lạnh bằng proban
và etan

 Chu trình làm lạnh bằng propan và etan
 Chế độ làm việc của tháp tách metan:
 +Áp suất: 3,5 – 4 MPa
 +Nhiệt độ: đỉnh tháp -10 đến -40
0
C
 đáy tháp 20 đến 60
0
C
 +Nhiệt độ của dòng hồi lưu -60 đến -90
0
C
5. Sơ đồ NNT hai bậc để nhận C
≥2
có chu trình làm lạnh bằng proban và etan
 -Sơ đồ này có chu trình làm lạnh bằng propan – etan hoặc propan – etylen, cho
phép tách triệt để propan (trên 80%).

 -Nhiệt độ làm lạnh: bằng propan -37
0C
, bằng etylen -93
0
C.
 -Chế độ làm việc của tháp tách metan:
 +Áp suất: 3,5 – 4 MPa
 +Nhiệt độ: đỉnh tháp – 10 đến -40
0
C
 đáy tháp 20 đến 60
0
C
6. Sơ đồ NNT ba bậc để nhận C≥3 với chu trình làm lạnh bằng proban

 Thông số quá trình:
 - Nhiệt độ quá trình: 3 Mpa
 - Nhiệt độ làm lạnh tại các bậc như sau:
 bậc I: 5
0
C
 bậc II: -15
0
C
 bậc III: - 30
0
C
 II.SƠ ĐỒ NNT CÓ CHU TRÌNH LÀM LẠNH TRONG
1. Sơ đồ điển hình của một nhà máy chế biến khí có tuabin giãn nở khí
 *Sơ đồ nhà máy loại này bao gồm các công đoạn chính:

 - Công đoạn nén khí ban đầu khi chế biến khí đồng hành
 - Sấy khí
 - Công đoạn tái sinh lạnh và nhiệt của các dòng khí ngược chiều
nhau
 - Công đoạn tách khí áp suất cao
 - Công đoạn giãn nở khí bằng tuabin có tách khí áp suất thấp
 - Tách metan (etan) của dòng condensate
 - Nén khí khô đến áp suất cần thiết để đưa vào đường ống dẫn.
2. Sơ đồ NNT hai bậc để tách C
≥3
có tuabin giãn nở khí, tiết lưu dòng chất lỏng

 Áp suất khí vào: 5,2 MPa
 Khí được làm lạnh:
 - Giai đoạn 1: - 54
0
C
 - Giai đoạn 2: - 84
0
C
 Chế độ làm việc của tháp tách etan:
 - Áp suất: 1,8 MPa
 - Nhiệt độ:
 + Đỉnh tháp: -84 đến -90
0
C
 + Đáy tháp: 30 đến 60
0
C
3. Sơ đồ NNT có tuabin giãn nở khí để chế biến khí tự nhiên

III. SƠ ĐỒ NNT CÓ CHU TRÌNH LÀM LẠNH TỔ HỢP
1. Sơ đồ NNT một bậc để nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh tổ hợp
 (Chu trình làm lạnh ngoài bằng proban và tiết lưu dòng chất lỏng)


 Áp suất của dòng nguyên liệu: 2MPa
 Nhiệt độ của khí sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt: -10
0
C
 Sau khi qua van tiết lưu:
 - Nhiệt độ: -18
0
C
 - Áp suất: 1MPa
 2. Sơ đồ NNT hai bậc để nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh tổ hợp
 (Chu trình làm lạnh ngoài bằng proban và tiết lưu dòng chất lỏng)

 Nguồn lạnh
được sử dụng
là: propan và
tiết lưu dòng
chất lỏng.
 Áp suất của dòng nguyên liệu: 3,7MPa
 Khí được làm lạnh:
 - Giai đoạn 1: - 30
0

C
 - Giai đoạn 2: - 64
0
C
 Chế độ làm việc của tháp tách etan:
 - Áp suất: 3,5 MPa
 - Nhiệt độ: - Đỉnh tháp: -30 đến 0
0
C
 - Đáy tháp: 90 đến120
0
C
 3. Sơ đồ NNT hai bậc để nhận C
≥3
có chu trình làm lạnh tổ hợp
 (Chu trình làm lạnh ngoài bằng proban, tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin
giãn nở khí)

 Nguồn lạnh được sử dụng là: propan, tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin
giãn nở khí
 Áp suất của dòng nguyên liệu: 4 MPa
 Khí được làm lạnh:
 - Giai đoạn 1: - 30
0
C
 - Giai đoạn 2: - 51
0
C
 Chế độ làm việc của tháp tách etan:
 - Áp suất: 1,8 MPa

 - Nhiệt độ: - Đỉnh tháp: -78
0
C
 - Đáy tháp: 69
0
C
 4. Sơ đồ NNT ba bậc để nhân C
≥2
có chu trình làm lạnh tổ hợp
 (Chu trình làm lạnh ngoài bằng proban, tiết lưu dòng chất lỏng và tuabin
giãn nở khí)

 Trong chu trình này sử dụng các nguồn lạnh:
 - Nguồn lạnh ngoài bằng propan
 - Tiết lưu dòng chất lỏng
 - Tuabin giãn nở khí.
 Thông số đầu vào:
 - Nhiệt độ: 36,7
0
C
 - Áp suất: 5,9 Mpa
 *Khí được làm lạnh:
 - Giai đoạn 1: - 13,3
0
C
 - Giai đoạn 2: - 62
0
C
 - Giai đoạn 3: - 92,2
0

C
 *Thông số làm việc của tháp tách etan:
 - Nhiệt độ đáy tháp: 16,7
0
C
 - Nhiệt độ đỉnh tháp: -97
0
C
 - Áp suất: 1,9 MPa


 CHƯƠNG 6: CHẾ BIẾN KHÍ BẰNG PP HẤP THỤ
I. Sơ đồ nguyên lý công nghệ chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ
 *Các công đoạn trong chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ:
 - Công đoạn hấp thụ các cấu tử tương ứng đã định trước (C
2+
hoặc
C
3+
).
 - Công đoạn tách metan hoặc tách etan khỏi chất hấp thụ đã bão
hòa.
 - Công đoạn nhả hấp thụ, chất hấp thụ đã được tách etan hoặc tách
metan sẽ được tách tiếp hỗn hợp các hydrocacbon nặng và được tái sinh.
 Chế độ làm việc của các tháp trong sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp thụ sử dụng
chất hấp thụ là keroxen và được làm mát bằng không khí hoặc nước :
 * Trong các thiết bị hấp thụ:
 + Áp suất ≤ 4MPa
 + Nhiệt độ trung bình 40 … 50
0

C
 * Trong thiết bị hấp thụ - bốc hơi:
 + Áp suất 1,2 đến 2 MPa
 + Nhiệt độ của hỗn hợp vào tháp 40 … 70
0
C
 + Nhiệt độ của đáy tháp 190 … 220
0
C
 * Trong thiết bị nhả hấp thụ:
 + Áp suất 0,7 đến 1,4 Mpa
 + Nhiệt độ của đỉnh tháp 40 … 50
0
C
 + Nhiệt độ của đáy tháp không quá 280 … 310
0
C

II. Các thông số công nghệ của quá trình chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ
nhiệt độ thấp
 Phương án bão hòa dầu tái sinh bằng các cấu tử nhẹ trước khi tưới vào tháp
hấp thụ và tháp hấp thụ - bốc hơi.
 - Phương án 1: dầu được tái sinh được bão hòa sơ bộ do khí đi ra từ tháp
hấp thụ bốc hơi.