Tính toán thiết kế hệ thống sấy khô khí thiên nhiên bằng phương pháp hấp phụ sử dụng tác nhân sấy là zeolit a

ĐỚ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
Tính toán thiết kế hệ thống sấy khô khí thiên nhiên bằng
phưong pháp hấp phụ sử dụng tác nhân sấy là zeolitA
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. NGUYỄN
thị minh hiển Sinh viên thực hiện : PHẠM
VĂN CƯƠNG Lóp : 03NA - 05 HOÁ
DẨU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA
CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
BỘ MÔN HŨU Cơ - HOÁ DẦU
£0^0 3
2
3
4
MỤC LỤC
Phần I: Tổng quan Trang
ĐỚ ÁN TỐT NGHIỆP
^ X,
u I
1 Tjl ' ti
G,
^ = 1,66(2)
PHẦN I: TỎNG QUAN
I. MỎ ĐẦU
Khí tự nhiên và khí đồng hành được khai thác trong lòng đất,là hon hợp các hydrocacbon của
dãy metan gồm có: CH
4
, C
2
H

6
, C
3
H
8
, C
4
H
10
, ngoài ra trong thành phần của khí còn có: He, N2,
CO2, H
2
, số lượng và hàm lượng thay đối trong một khoảng rộng
Trong khí tự nhiên thành phần chủ yếu là metan (chiếm đến 98% theo thế tích). Các mỏ khí
tự nhiên là các túi khí nằm sâu trong lòng đất
Khí đồng hành: nhận được từ các mỏ dầu cùng với quá trình khai thác dầu mỏ. Trong thành
phần của khí đồng hành ngoài cấu tử chính là metan còn có etan, propan, butan và các hydrocacbon
nặng với hàm lượng đáng kế. Thành phần những cấu tử cơ bản của khí thay đối trong một phạm vi
khá rộng tùy theo mỏ dầu khai thác.
Với sự có mặt của hơi nước, CO2, N2, H
2
S và các hợp chất chứa lưu huỳnh trong khí tự
nhiên và khí đồng hành thì nó sẽ gây xấu đến thiết bị vận chuyển, chế biến khí, phức tạp trong quá
trình vận chuyển không an toàn khi sử dụng. Trong đó nước là tạp chất tạo họp chất hydrat với
hydrocacbon, các hydrat này có khả năng tạo thành mạch tinh thể bền vững vì các hydrat này là các
tinh thể màu trắng về bản chất là các dung dịch rắn, dung môi là các phân tử nước liên kết với nhau
bằng liên kết hydro. Các phân tủ’ hydrocacbon nhẹ (CH4, C
2
H
6

, C
3
Hg, C
4
H
10
) thâm nhập vào mạng
lưới này tạo thành mạch tinh thể hydrat bền vững, chúng có thể bịt kín đường ống dẫn gây khó
khăn cho việc vận chuyển và làm việc của bơm.
Tại mỗi giá trị áp suất và nhiệt độ nhất định, khí thiên nhiên bão hòa hơi nước có khả năng
tạo hydrat. Khi nhiệt độ không thay đôi, sự tạo hydrat xảy ra ở áp suất càng lớn với hydrocacbon có
trọng lượng phân tử càng nhở. Qúa trình hydrat hóa xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước
trong hỗn hợp khí lớn hơn áp suất hơi bão hòa của hydrat. Như vậy khi giảm hàm lượng ẩm trong
khí sao cho áp suất riêng phần của nước nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của hydrat trong khí thiên
nhiên.
Trong hỗn hợp thành phần khí nếu có hàm ấm lớn, đặc biệt có CƠ2 và H
2
0 trong thành phần
khí nó sẽ gây ăn mòn đường ống và thiết bị. Neu khi dùng khí làm nguyên liệu âm có thê ngưng tụ
tạo dòng hai pha khí - lỏng trong đường ống dẫn đến việc phát triển thành nút và xảy ra sự cố ở vòi
5
đốt.
Còn trong công nghiệp tống hợp hữu cơ hóa dầu, sự có mặt của CO2, H2O, H2S, làm ảnh
hưởng xấu đến sản phấm. Như trong nguyên liệu phản lực có chứa hơi nước làm giảm nhiệt trị,
giảm công suất động cơ, trong dầu FO chứa H
2
S sẽ gây ăn mòn thiết bị
Vì vậy ngoài việc làm ngọt khí thì sấy khí trước khi đi chế biến tiếp hoặc đem sử dụng là
một công đoạn rất cần thiết trong công nghiệp chế biến khí
ĨI. KHAI THÁC. CHÉ BIỂN KHỈ Ớ VIẺT NAM. VAI TRÒ CỦA KHÍ THIỂN NHIÊN TRONG

NỀN KINH TỂ QUỐC DẰN
1. Vai trò của khí thiên nhiên trong nền kỉnh tế quốc dân
Khí thiên nhiên và khí đồng hành là những nguyên liệu rất có giá trị đế sản xuất nhiên liệu
và nhiên liệu cho tổng hợp hóa dầu. Các sản phẩm chính của quá trình chế biến đó là: xăng khí, khí
hóa lỏng và các khí khô, các hydrocacbon (propan, izo-butan, n-butan, pentan). Chế biến khí tự
nhiên và khí đồng hành được thực hiện ở các nhà máy đặt ngay tại xí nghiệp khai thác và chế biến
khí tự nhiên và khí đồng hành.
Với trình độ khoa hoc hiện nay, tù' nguyên liệu khí thiên nhiên và khí đồng hành, người ta
có thể sản xuất hơn 600 sản phẩm khác nhau như: rượu, andehit, xeton, NH
3
, chất dẻo, sợi hóa học,
phân bón chất tẩy rửa tổng họp, chất nổ, dầu nhờn bôi máy, nhiên liệu cho động cơ đốt trong, cao
su tổng hợp
Metan là những thành phần chính trong khí tự nhiên. Nó được sử dụng chủ yếu làm nhiên
liệu cho lò và nồi hơi. Etan, propan, butan và hydrocacbon nặng dùng chủ yếu cho công nghiệp tổng
họp hữu cơ. Vì vậy ở các nước công nghiệp phát triển nguồn nguyên liệu này đóng một vai trò rất
quan trọng.
ơ Mỹ từ những etan đã chế biến 40% etylen phục vụ cho sản xuất nhựa tống hợp, oxit
etylen, các chất hoạt động bề mặt, nhiều sản phâm hóa học khác (hiện nay người ta đánh giá mức độ
phát triến công nghiệp tống hợp hữu cơ theo tống sản lượng và nhu cầu etylen).
Ớ các nước Tây Âu sau khi tìm ra các mỏ khí tăng cường phát triển nguyên liệu nhiệt phân
nhẹ, mặt khác butadien và các sản phẩm phụ khác của quá trình nhiệt phân benzen cũng là các
nguyên liệu rất cần thiết.
Thực tế nhiều nước trên thế giới đã cho thấy rằng với trừ lượng dầu và khí tự nhiên lớn, có
thế tố chức sản xuất ở quy mô lớn có lợi nhuận cao, các sản phẩm etan, khí hóa lỏng (LPG, LNG),
các hydrocacbon khác và nhiên liệu động cơ.
Khí tự’ nhiên và khí đồng hành không chỉ là nguyên liệu sản xuất etan, propan và hợp chất
khác, khi làm sạch và chế biến khí người ta còn nhận được lượng lớn lưu huỳnh, He và một số sản
phẩm vô cơ khác cho nhiều ngành kinh tế quốc dân. Mỹ đứng đầu về sản xuất He - một trong những
sản phẩm quan trọng trong công nghệ nghiên cứu vũ trụ, khí quyển, kỷ thuật thấm lạnh, sắc kí,

Canada đứng thứ hai về sản xuất các họp chất chứa lun huỳnh từ công nghiệp chế biến khí
Ngày nay nhu cầu sử dụng nhiên liệu khí rất lớn mà nguồn nguyên liệu này ngày càng khan
6
hiếm vì vậy chúng ta phải khai thác và sử dụng một cách họp lý nhất. Đây là vấn đề đang được thế
giới rất quan tâm
2. Khai thác và chế biến khí ở Vỉêt Nam
Ngành dầu khí ở VN đang phát triển rất mạnh, với trữ lượng khí lớn theo tính toán của công
ty BP, trữ lượng khí vào khoảng 300 - 400 tỷ m
3
. Trước đây mới phát triển ở Tiền Hải (Thái Bình),
gần đây với những kết quả thăm dò khu vực sông Hồng có trữ lượng khí khá lớn, ở thềm lục địa
miền Trung đã phát hiện thêm một số mỏ khí nhưng thành phần khí có lượng C0
2
quá cao (đến
75%), vì vậy hàm lượng hydrocacbon không đáng kế nên không có giá trị kinh tế sử dụng như một
nguồn hydrocacbon thiên nhiên.
Trên thềm lục địa phía nam thành phần khí tạp chất (H
2
S và CO2) trong khí đồng hành ở các
mỏ Bạch Hố, Đại Hùng là khá thấp (0,4 + 4%) rất thuận lợi cho chế biến và sử dụng. Các mở dầu
và khí lần lượt được phát hiện và đi vào khai thác: mỏ Bạch Hố (1986), khu vực khai thác số 1 của
mỏ Rồng, Đại Hùng (1994).
Mỏ Bungakekwa (7-1997), các khu vực số 2 của mỏ Rồng và các mỏ
Rubi,
Rạng Đông trữ lượng khoảng 30 50 triệu tấn, mỏ khí Lan Tây, Lan
Đở trữ lượng khoảng 58 tỷ m
3
khí cũng lần lượt đi vào khai thác
Từ mỏ dầu Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng đã tiến hành thu gom khí đồng hành và đưa vào nhà
máy chế biến khí ở Dinh Cố(Bà Rịa - Vũng Tàu). Công suất khai thác khí đồng hành là 1 tỷ

m
3
/năm, công suất tối đa có thể đạt là 1,5 tỷ m
3
/năm. Với trừ lượng 45 tỷ m
3
có thể tiến hành khai
thác trong 20 năm. Tháng 10 - 1998 nhà máy chế biến khí đã đưa vào hoạt động hàng năm cung cấp
300.000 tấn khí lỏng LPG chứa propan và butan, khí khô chủ yếu là metan và etan được dùng làm
nguyên liệu cung cấp cho nhà máy điện Thủ Đức và khu công nghiệp Biên Hòa. Ngoài ra còn tách
condensât đưa đi cracking điều chế xăng khí etylen phục vụ cho công nghiệp chế tạo nhựa tống
hợp, PVC và PE.
Dự án khí Nam Côn Sơn cung cấp nguyên liệu cho cụm nhà máy điện và đạm Phú Mỹ. Theo
tính toán đường ống khí Nam Côn Sơn dài 400 km bảo đảm khả năng vận chuyển 5 - 6 tỷ m
3
/năm
sẽ là cơ sở hạ tầng trọng yếu cho sự phát triến mạnh mẽ của ngành công nghiệp khí Việt Nam. Hệ
thống đường ống sẽ bắt đầu đi từ mỏ Lan Tây và Tiếp bờ tại Long Hải, sau đó tiếp tục đi qua trạm
xử lý và phân phối khí Dinh cố. Tại đây khí được vận chuyến đến trạm Phú Mỹ đế tiêu thụ và một
phần được hóa lỏng đế xuất khấu từ cảng Phước Hòa. Đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn được sàn
xuất như một hệ thống khép kín đế vận chuyến khí từ mỏ mới phát hiện ở vùng trủng Nam Côn Sơn
như Lan Tây, Lan Đỏ, Hải Thạch, Rồng Đôi.
Tại lô 11-2 bao gồm mỏ Rồng Đôi và mỏ Rồng Đôi Tây trữ lượng khí tự nhiên có thể khai
thác tổng cộng vào khoảng 25 tỷ m
3
. Khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam rất sạch, chứa ít
lưu huỳnh (0,02 g/m
3
) rất thuận lợi cho việc chế biến, sử dụng, an toàn với thiết bị và ít gây ô nhiễm
môi trường.

7
Với tiềm năng lớn về khí, nước ta có điều kiện phát triến ngành công nghiệp dầu khí trên
toàn lãnh thổ. Việc khai thác và sử dụng tài nguyên thiên nhiên quý giá này trong tương lai công
nghiệp dầu khí sẽ là ngành trọng tâm, đóng vai trò đáng kể vào sự phát triển của đất nước.
ĨII. GĨỚĨ THIÊU VÈ CHẮT HẢP PHU.
1. Giới thiêu chung
Những chất hấp phụ không xốp được điều chế bằng phương pháp kết tủa từ dung dịch hoặc
bằng cách tán nhỏ, một vật rắn thường có bề mặt riêng bé(l-20m
2
/g) cho nên ứng dụng của chúng bị
hạn chế. Những chất hấp phụ không xốp cũng có thể có bề mặt lớn(hàng trăm m
2
/g), nếu chúng có
độ phân tán cao như muội than, muội si lie, điều chế bằng cách đốt cháy không hoàn toàn các họp
chất hữu cơ. Các bột mịn này thường được dùng làm chất độn trong vật liệu cao phân tử
8
Đe làm chất hấp phụ, chất sấy khô, chất mang hoặc chất xúc tác thông thường người ta sử dụng chất hấp phụ
xốp có bề mặt trong lớn. Nhừng chất hấp phụ có lỗ xốp bé thường là than(than gồ, than xương, than xọ dừa)silicagel,
alumogen, alumosilicagel, silicat tự nhiên,
Zeolit là các aluminosilicat tinh thê có kích thước mao quản(pore) rất đồng đều, cho phép chúng phân chia( rây )
các phân tủ’ theo hình dáng và kích thước xác định.
Thành phần hóa học của zeolit có thể được biếu diễn như sau: M
2
/
n
.Al20
3
.xSi02.yH
2
0 Trong đó : M

- là cation hóa trị n (hay cation bù trừ điện tích
khung)
X - là tỷ lệ sổ mol S1O2/AI2O3 y - là số phân tử nước kết tinh trong zeolit
Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit là các tứ diện TO4 (T=A1, Si) Có thế biếu diễn các cấu trúc cơ bản như
sau
a. Tứ diện [S1O4]'
Hình 1 : Các
đơn vị câu trúc của zeoỉỉt
Sự thay thế Si
4
bằng Al
3+
trong các tứ diện S1O4 dẫn đến sự dư một điện tích âm ở [A104]'.Điện tích âm dư
được cân bằng bởi sự có mặt của cation M
n+
gọi là cation bù trừ điện tích khung
Người ta thấy khoảng 40 cấu trúc zeolit tụ’ nhiên khác nhau.Trong khi đó sự phát triến của vật liệu này trong các
lĩnh vực như :hấp thụ,phân tách,hấp phụ,
9
Quá trình xúc tác đem lại khả năng lớn nhờ các phương pháp tống hợp zeolit đang được thực hiện trong phòng
thí nghiệm. Hiện nay có khoảng 200 loại zeolit tống hợp, tuy nhiên mới chỉ một lượng nhỏ trong số đó được sử dụng
trong công nghiệp.
Tính chất chính của các zeolit được thế hiện bởi cấu trúc và hình thái của chúng, tức là: sự xắp xếp trật tự của các
tú' diện, phần thể tích rỗng, sự tồn tại các mao quản. Ngoài ra tính chất của các zeolit còn phụ thuộc vào tỷ lệ Si/Al
(hoặc S1O2/AI2O3) và cation bù (K", Na )
Theo quy luật Lowenstein chỉ ra rằng, trong cấu trúc zeolit không tồn tại liên kết dạng Al-Si-Al mà chỉ có dạng
liên kết Si-O-Si và Si-O-Al tỷ lệ Si/Al trong khung cấu trúc > 1.
2. Khái niêm về hấp phu
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha(khí - rắn; khí - lỏng; lỏng - lỏng), chất có bề mặt trên
đó xảy ra sự hấp phụ gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt gọi là chất bị hấp phụ.

Trong một số trường họp chất bị hấp phụ có thể xuyên qua lóp bề mặt và đi vào thế tích chất hấp phụ. Hiện
tượng đó gọi là sự hấp thụ, ngược lại với hấp thụ quá trình đi ra của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt được gọi là sự giải hấp
phụ.
Khi sự hấp phụ đạt đến trạng thái cân bằng thì tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp phụ
Các chỉ tiêu của chất hấp phụ zeolit:
Chỉ tiêu Zeolit
Kích thước hạt, mm 1,6-3,2
Độ xôp bên trong, % 30-55
Tỷ trọng rời, kg/m
3
480-800
Đường kính trung bình lô xôp,nm 0,3-1,0
Bề mặt hấp hoạt động trung bình m
2
/g 500-800
Dung tích hâp phụ của chât hâp phụ của chât hâp phụ răn
g/g theo nước
0,2-0,65
Nhiệt dung kJ/kg,°C 0,837
Độ dẫn nhiệt kJ/m
2
.h.°C 0,837
Nhiệt lượng hâp phụ cực đại tính trên đon vị khôi lượng
chất hấp phụ kJ/kg nước
4187
10
ZeolitA là aluminosilicat loại zeolit tống hợp có cấu tạo khác với zeolit tự nhiên, cấu trúc của nó có dạng mạng
lưới lập phương đơn giản tương tự như kiếu liên kết trong tinh thế muối NaCl, với các nút mạng lưới là các bát diện cụt.
Đối với zeolitA tỷ số Si/Al = 1 nên số nguyên tử Si và AI trong mỗi một đơn vị sodalit bằng nhau.Vì vậy với mỗi
bát diện cụt được tạo bởi 24 tú’ diện có 48 nguyên tử o làm cầu nối, vậy còn dư 12 điện tích âm. Đe trung hòa hết các

điện tích âm này phải có 12 cation hóa trị I, ví dụ như Na hoặc cation hóa trị ĩĩ (ví dụ Ca
2+
). Trong trường hợp zeolitA
thì có 12 cation Na
+
nên công thức chung của zeolitA là: Nai2[(A102)i2-(Si02)i2]
Công thức hoàn chỉnh của một zeolitA là: Na96Al9
6
SÌ960384.27H
2
0 Trong quá trình liên kết giừa các sodalitA
tạo thành các hốc lớn và các hốc nhỏ, hốc lớn được coi là phần thể tích giới hạn giữa 3 sodalit trong một ô mạng còn
hốc nhỏ là không gian rỗng trong sodalit. Hốc lớn của zeolitA gọi là hoc a
Có thế coi là dạng hình cầu có đường kính hốc là 11,4A°, đường kính hốc nhỏ (còn gọi là hốc P) khoảng 6,6A°,
mỗi hốc lớn của zeolitA thông với 6 hốc lớn bên cạnh qua các cửa số 8 cạnh (gọi là cửa số hốc lớn) có kích thước 4,2A°
ngoài ra hốc lớn còn thông với 8 hốc nhỏ qua các cửa sổ 6 cạnh với kích thước cửa số nhở là 2,2A°
Thể tích mỗi hốc lớn là 150(A°)
3
và cửa sổ hốc nhỏ là 77(A
0
)
3
. Do sự thông giữa các hốc a và p tạo thành các
kênh nối. Việc tạo thành kênh làm tăng thế tích tự do của zeolit khoảng 50% của tống thế tích chung. Do vậy độ xốp
của zeolitA rất cao nên có thế hấp thụ được các chất có đường kính phân tử hoặc ion nhỏ hơn đường kính cửa số đế vào
các hốc của zeolit. Đây chính là hiện tượng rây phân tử của zeolit.
IV. Cơ SỚ HỎA LÝ
IV. l. Khái niêm chung về sấy
Tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch là một quá trình kỹ thuật rất phổ biến và quan trọng đối với
nhiều ngành công nghiệp đặc biệt là các ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm. Tùy theo yêu cầu và mức độ làm

khô vật liệu mà người ta tiến hành các phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu theo các cách sau:
•- Phương pháp cơ học: Là dùng máy ép, máy lọc, máy ly tâm để tách nước, phương pháp này được dùng khi
không cần tách triệt đế mà chỉ cần tách sơ bộ một lượng nước ra khỏi vật liệu.
•- Phương pháp hóa lý: Là dùng một hóa chất có tính hút nước cao đê tách âm ra khởi vật liệu như: CaCb khan,
H2SO4 đậm đặc, silycagel phương pháp này có thể tách được tương đối triệt để ẩm ra khỏi vật liệu, nhưng đắt và
phức tạp nên phương pháp này chủ yếu đế hút âm trong một hồn hop khí để báo quản máy và thiết bị
•- Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt năng làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu là phương pháp được sử dụng rộng rãi
nhất trong công nghiệp và trong đời sống.
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng đế làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu sấy. Quá trình này có thế tiến hành bay hơi
tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió (gọi là quá trình phơi sấy tự’ nhiên).
Dùng phương pháp này thì đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được tốc độ của quá trình theo yêu cầu
kỹ thuật, năng suất thấp bởi vậy, trong các ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo(dùng
năng lượng do con người tạo ra). Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy người ta chia ra:
a) Sấy đối lưu: Là phương pháp cho tiếp xúc trục tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò (gọi là tác nhân
sấy).
11
b) Say tiếp XÚC’. Là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy
truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn.
c) Sấy bằng tia hồng ngoại: Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra
truyền cho vật liệu sấy.
d) Say bằng điện cao tần: Là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn
bộ bề dày của lớp vật liệu.
e) Say thăng hoa: Là phương pháp sấy trong môi trường độ chân không rất cao, nhiệt độ thấp, nên ấm tự do trong
vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
Ba phương pháp sấy c,d,e ít được sử dụng trong công nghiệp, nên gọi là các phương pháp sấy đặc biệt.
Quá trình sấy là quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình
khuyếch tán bên trong vật liệu rắn, bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối
tiếp, tốc độ của toàn bộ quá trình được quyết định bởi giai đoạn nào chậm nhất. Ngoài ra, tùy theo phương pháp sấy đã
nêu ở trên mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật
liệu sấy.

Trong các quá trình sấy thì môi trường không khí ẩm xung quang có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến tốc độ
của quá trình sấy.Bởi vậy chúng ta phải nghiên cứu các tính chất và các thông số của khí ẩm IV.2. Hàm ấm cua khí
Khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ các mỏ dưới lòng đất luôn bão hòa hơi nước. Hàm lượng hơi nước
chứa trong hỗn hợp khí phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và thành phần khí, tại mỗi giá trị áp suất nhiệt độ có thể xác định
được hàm lượng ẩm tối đa của khí. Hàm ẩm tương ứng với trạng thái khí bão hòa hơi nước được gọi là hàm ấm cân
bằng hay còn gọi là độ ẩm cân bằng.
Đe biếu diễn hàm lượng hơi nước có trong khí, người ta sử dụng 2 khái niệm: độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương
đối
+ Độ âm tuyệt đối: Là lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích hoặc một đơn vị khối khí (được biểu diễn
bằng g/m
3
khí hoặc g/kg khí)
+ Độ ẩm tương đối: Là tỷ số giữa khối lượng hơi nước có trong khí và lượng hơi nước tối đa có thể có trong khí
ở điều kiện bão hòa (biểu diễn theo phần trăm hoặc phần đơn vị). Neu giảm nhiệt độ bão hòa hơi nước còn áp suất thay
đổi, thì một phần hơi nước ngưng tụ, nhiệt độ tại đó hơi nước có trong khí bắt đầu ngưng tụ được gọi là điểm sương của
khí ẩm tại áp suất đã cho.
Hàm âm của khí phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ của hệ và thành phần hỗn họp khí. Có nhiều phương pháp xác
định hàm ẩm của khí, trong đó các phương pháp sau phố biến:
+ Sử dụng áp suất riêng phần và thành phần lỏng hơi + Sử dụng các đường cong thực nghiệm phụ thuộc của hàm
âm vào nhiệt độ và áp suất
+ Hiệu chỉnh các đường cong trên khi có mặt của: H
2
S, co?, N2 + Sử dụng phương trình trạng thái P-V-T
IV. 3. Các thông số CO’ bán của khí ẩm
1. Đô âm tuvêt đôi của khí âm
Độ ẩm tuyệt đối của khí ẩm là lượng hơi nước chứa trong lm
3
không khí ấm, về trị số thì bằng khối lượng riêng
12
của hơi nước ở trong hỗn hợp khí ẩm ký hiệu là (ph, thứ nguyên là kg/m

3
2. Đô âm tương đôi của khỉ âm
Độ âm tương đôi của khí âm hay còn gọi là mức độ bão hòa hơi nước là tỷ số của lượng hơi nước chứa trong lm
khí, với lượng hơi nước chứa trong 1 m
3
khí ẩm đó đã bão hòa hơi nước ở cùng nhiệt độ và áp suất, ký hiệu là cp, đơn vị
là %
(p= £ỉ-
Pbh
Gần đúng ta coi hỗn hợp không khí tuân theo phương trình trạng thái
khí lý tưởng PV = RT hay (p = — =
V RT
p
Do đó (p
h
= và cpbh =
Vì R
h
= Rbh nên (p = = -ậ-
R
h
T R
hh
T p
bh
(p
h
: Khối lượng riêng của hơi nước trong lm
3
khí ẩm; kg/m

3
cp
bh
: Khối lượng riêng của hơi nước trong lm
3
khí
ẩm đã bão hòa hơi nước; kg/m
3
3. Hàm âm của khí âm
Hàm âm của khí âm là lượng hơi nước chứa trong lkg khí khô (kk), ký hiệu là x; kg/kgkk( kg ấm/kg khí khô )
x
= Al
Pbh
Theo phương trình trạng thái khí lý tưởng ta có:
X — ■ _Ịjk_
=
]ji_ ^kk
13
R*T R„ p
kk
p
kk
: Áp
suất riêng phần của khí khô R
kk
:
Hằng số khí lý tưởng của khí khô
ĩ*- = 0,622
R.
Theo định luật Đan tong, ta có: Pkk

=
p - Ph (P: Áp suất chung của
p
hôn họp khí) mà cp = — hay Ph = (pPbh
Pbh
Thay các giá trị Ph, Pkk vào biểu thức X, ta
có:
4. Nhiêt ỉuơns riêng của khí âm
Nhiệt lượng của khí ẩm chính là tổng nhiệt lượng của khí khô và
của hơi nước trong hỗn họp :
I = Ckkt + xih J/kgkk Ớ đây : + I: là nhiệt lượng riêng
của khí ẩm trong đó chứa 1 kg khí
khô
+ Cki<: nhiệt dung riêng của khí khô;
J/kg.độ + t: nhiệt độ của khí; °c
+ ihi nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t ;
J/kg ih được xác định theo công thức thực nghiệm: ih = r
0

+ Chi = (2493 +l,97.t)10
3
J/kg Ở đây : r
0
= 2493.10
3
: nhiệt lượ riêng của hơi nước ở 0°c
Ch = 1,97.1 o
3
J/kg °c là nhiệt lượng riêng của khí
khô c

kk
= 1000 J/kg °c là nhiệt dung riêng của khí khô Thay
tất cả giá trị này vào biếu thức : I = Cỵỵt + x.ih ta có I =
ìooot + (2493 + l,97.t).10
3
.x ; J/kgkk
„
PPbh
,
l
( kg/kgkk ) p -
ppbh
Hay I = (1000 + l,97.10
3
.x).t + 2493.10
3
.x Trong biểu thức
trên có : (1000 + l,97.10
3
.x) = c
kk
+ c
h
.x là nhiệt dung riêng của khí ấm
khi hàm âm là : X
5. Điêm sương
Giả sử có hỗn hợp khí ấm chưa bão hòa hơi nước, làm lạnh hỗn
hợp này trong điều kiện X = const thì nhiệt độ của khối khí giảm dần, độ
ẩm tương đối của khí tăng dần đến trạng thái bão hòa hơi nước (cp =
100%). Ke từ đó nếu tiếp tục giảm nhiệt độ của khí thì trong hỗn họp

khí bắt đầu xuất hiện nhừng giọt sương mù do hơi nước trong hồn hợp
khí ngưng tụ lại khi đó hàm ấm của hỗn hợp khí bắt đầu giảm. Nhiệt độ
của hỗn họp khí tương ứng với trạng thái bão hòa hơi nước gọi là nhiệt
độ điểm sương, ký hiệu là t
s
. Vậy điếm sương là giới hạn của quá trình
làm lạnh khí trong điều kiện hàm ẩm X = const.
Theo phương trình X = 0,622
Pbh
— rút ra được: Pbh
=
——
v
—
p-p
bh
■ 0,622 + *
Biết được giá trị áp suất bão hòa Pbh (tương ứng với áp suất ở
trạng thái điếm sương) ta tra bảng “ áp suất hơi bão hòa phụ thuộc nhiệt
độ “ sẽ tìm được nhiệt độ của nước, nhiệt độ này chính là nhiệt độ điếm
sương.
6. Khối lượng riêng của hon hợp khí ấm
Khối lượng riêng của hỗn họp khí âm bằng tống khối lượng riêng
của khí khô và khối lượng riêng của hơi nước ở cùng nhiệt độ (p =
cp
k
hí+q>h kg/m
3
T
n

0,378.p.P
bh
c p = c p
0
^ (i _ — );
T p
Ở đây :
(Pkk và cph là khối lượng riêng của khí khô và của hơi nước ;
kg/m
3
(p
o:
khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn ; kg/m
3
p : áp suất chung của hỗn hợp khí âm
T
0
,T : nhiệt độ của khí ở điều kiện tiêu chuấn và điều kiên làm
việc .
V. sư TAO THẢNH HYDRAT
v.l .Câu trúc tinh thê hvdrat.
Hình.2: ô mạng cơ sở của tinh thể hydrat Nước có trong
hỗn họp khí luôn tạo thành hydrat với các cấu tủ’ trong thành phần hỗn
hợp khí. Các hydrat này có cấu trúc tinh thể và bán chất là các dung dịch
rắn còn dung môi là các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kết
hydro.Các phân tử hydrocacbon nhẹ (metan, etan, propan, butan) thâm
nhập vào mạng lưới này tạo thành mạng hydrat bền vừng, về cấu trúc
tinh thế hydrat có hai loại ô mạng cơ sở như mô tả hình. 1.
Các chấm tròn chỉ các phân tử nước, các đoạnthắng chỉ liên kết
hydro.Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen đã cho thấy cấu trúc tinh

thế hydrat có dạng 12 mặt mỗi mặt là 5 cạnh, cấu trúc này có thế biến
thành các dạng 14 mặt và 16 mặt
Dạng cấu trúc 1(14 hedro) có hằng số mạng là 12 A°,chứa 46
phân tử nước sắp xếp thành hình 8 lỗ trống , trong đó có 2 lỗ trống ở
dạng 12 mặt, 6 lỗ trống còn lại có dạng 14 mặt. Các phân tử metan có
thế chui vào bất kỳ lồ trống nào, trong khi các phân tủ’ etan chỉ có thê
chui vào các lỗ trống lớn. Nhưng cũng có một vài ô mạng không bị các
phân tử hydrocacbon chui vào chiếm chỗ, do các phân tử này có định
hướng không
phù hợp. Các hydrocacbon có cấu trúc phân tử cồng kềnh hơn
như propan và butan không thể chui vào các lỗ trống thuộc loại cấu trúc
I này
Dạng ô mạng tinh thế thứ hai, cấu trúc II, 16 mặt, có hằng số
mạng là 17A°.Ô mạng cơ sở chửa 136 phân tử nước. Với cấu trúc 16 lỗ
trống nhỏ dạng 12 mặt và 8 lỗ trống lớn dạng 12 mặt (có 4 mặt 6 cạnh và
12 mặt 5 cạnh). Dạng cấu trúc ĩĩ này có thể bẫy được các phân tử lớn
như propan, n- butan, izo-butan
Ngoài yếu tố kích thước phân tử, yếu tố thứ hai có ảnh hưởng đền
sự hình thành hydrat là tính hòa tan trong nước của các hydrocacbon. Sự
có mặt của các tạp chất như: H
2
S, CƠ2, N2 có ảnh hưởng đáng kế đến
sự hình thành hydrat.
Xét sự hình thành hydrat của CH4, C3H8 và H
2
S, ở một nhiệt
độ đã cho, hydrat metan tinh thể được hình thành ở áp suất lớn hơn so
với hydrat propan mặc dù độ hòa tan trong nước của metan lớn hơn
propan, nhưng có các phân tử metan có độ linh động lớn hơn, chuyển
động tự do, vì vậy khí bị bẫy bởi các ô mạng hydrat. Tương tự như vậy,

các phân tủ’ H
2
S có độ tan trong nước kém hơn metan nhưng tạo thành
một loại cấu trúc hydrat dễ dàng hơn
Sự tạo thành hydrat còn phụ thuộc các dạng năng lượng như : lực
hút, lực đấy, lực quay, lực liên kết ở trạng thái cân bằng. Khi một tinh
thể hydrat được hình thành thì cấu trúc liên kết hydro sẽ không bị phá vỡ
cho đến khi mất cân bằng lực liên kết hydro bị giảm đi và liên kết bị bẻ
gẫy
Người ta xác định được một số hydrat điển hình : CH
4
.5,9H
2
0;
C
2
H
6
.8,2H
2
0; H
2
S.6,1H
2
0; C0
2
.6H
2
0; N
2

.6H
2
0; C
3
H
8
.17H
2
0; izo-
C
4
H
10
.17H
2
O.
n-butan có thế tạo thành hydrat nhưng không bền, dễ bị phân hủy.
Tất cả các parafin lớn hơn butan không tạo thành hydrat.
Hỗn hợp khí tự nhiên dễ tạo thành hydrat hơn các cấu tử tinh
khiết vì có khả năng bị bẫy trong cả ba dạng lỗ trống kế trên, do đó mạng
lưới tinh thể hydrat ổn định hơn. Như vậy, hỗn hợp các phân tử có kích
thước khác nhau thuận lợi cho sự hình thành hydrat
Các tinh thê hydrat riêng biệt tạo thành trong nước ở trạng thái
lỏng. Chỉ trong điều kiện pha lỏng mới có đủ nồng độ và mức năng
lượng cần thiết đế tạo thành liên kết hydro. Nhừng tinh thế hydrat này rất
nhỏ, nhưng chúng có phát triến lên thành những tinh thế lớn hơn.
V. 2. Cản bằng Quá trình tao hydrat.
Trên hình.2 là các đường cong đặc trưng cho quá trình tạo hydrat
của các cấu tử trong khí tự nhiên, cho biết điều kiện hình thành hydrat:
miên phía dưới và miền bên phải các đường này không tạo thành hydrat.

Ở giá trị nhiệt độ đó được gọi là cực đại của quá trình tạo hydrat của cấu
tử đó Hình.3 mô tả các đặc tính của hệ propan-nước Ở t° < O
0
C ( 32°F)
tồn tại cả hai dạng nước đá và hydrat ở phía trên đường cong cân bằng,
còn ở phía dưới chỉ có nước đá và hơi
Ớ t° > 0°c (32°F) hydrat ở pha rắn chỉ có bên trái đường cân bằng
tạo hydrat. Nhiệt độ tại ranh giới giữa hai miền là nhiệt độ cực đại tạo
hydrat của cấu tủ' tinh khiết (trong trường hợp này là propan ).
Hình:3 Điêu kiện tạo hydrat của các câu tử trong khỉ tự
Nhiẽt đò. °c
10 15 20
1-Butan •ó < ft-Butan I
30 to 50 60 70
Nhiệt đỏ, °F
nhiên
Hình 4: Điêu kiện tạo hydrcit của propan
V. 3. Các phương pháp ngăn ngừa tao thành Hydrat.
Nhằm ngăn ngừa sự hình thành các hydrat người ta sử dụng rộng rãi
phương pháp ức chế tức là phương pháp đưa vào dòng khí các chất khác
nhau (gọi là các chất ức chế) làm hạ nhiệt độ tạo thành hydrat như metanol,
glucol, và phương pháp sấy khô (tách nước) khí dựa trên cơ sở tách hơi
nước ra khỏi khí bằng các chất hấp thụ lỏng hoặc rắn
• Phương pháp ức chế
Thực chất của phương pháp này là ở chỗ chất ức chế đưa vào dòng
khí ấm sẽ tan trong nước tự do, kết quả làm giảm áp suất hơi nước và hạ
nhiệt độ tạo thành hydrat. Sự hạ nhiệt độ tạo thành hydrat do ức chế có thể
xác định theo phương trình Hamershmidt:
At = 0,556——^
M(100-<y)

Trong đó : At : Độ hạ nhiệt độ tạo thành hydrat ở áp suất đã cho, °c Cữ :
Phần khối lượng của chất ức chế , %
M : Khối lượng phân tử chất ức chế K : Hằng số(đối
với metanol K = 2335, đối với glycol
K = 4000).
Hiện nay các chất ức chế ngăn ngừa sự tạo thành hydrat thông dụng
nhất là metanol và glycol. Metanol có áp suất hơi bão hòa cao, do vậy khó
tách nó ra khởi dòng khí, việc tái sinh nó rất phức tạp nên sự tiêu hao chất
ức chế này tương đối lớn. Metanol chủ yếu được sử dụng trong các hệ
thống vận chuyến (ở các giếng khoan, đường ống dẫn khí), nhằm phá vờ
các hydrat tạo thành. Ngoài ra metanol còn được dùng trong quá trình phân
ly nhiệt độ thấp (PNT) đế ngăn ngừa sự tạo thành hydrat trong khi làm sạch
khí nhằm tách bở các hydrocacbon nặng và hơi nước. Trong một vài nhà
máy người ta thu được những kinh nghiệm giá trị trong việc tái sử dụng
nhiều lần metanol giảm độ tiêu hao metanol xuống tối thiểu bằng các
phương pháp thu hồi hoàn toàn metanol từ dung dịch nước, tách metanol
trên thiết bị sấy hấp thụ hoặc làm sạch khí bằng zeolit-NaA.
Các loại glycol cũng rất thông dụng trong việc chống hydrat hóa
mặc dù giá thành của chúng cao hơn so với metanol. Đó là do glycol có áp
suất hơi bão hòa rất thấp và có khả năng thu hồi rất cao bằng phương pháp
vật lý đơn giản là cô đặc các dung dịch nước chứa glycol.
Khi sử dụng các chất ức chế đòi hỏi có sự phân bố đồng đều và tạo
được bề mặt tiếp xúc nhất giữa chúng với hơi nước. Do vậy thường các chất
ức chế được đưa vào dòng khí theo cách phun và các thiết bị phun được lắp
ráp trong ống dẫn ngay ở đầu vào của khí hoặc trục tiếp trong các thiết bị.
Neu các chất ức chế là glycol thì dung dịch của chúng theo nguyên tắc sẽ
được đưa vào lưới ống của thiết bị trao đối nhiệt dưới dạng sương phun.
Điều này tạo được sự phân bố đồng nhất giừa các khoảng không giữa ống.
Vĩ. CẮC PHƯƠNG PHÁP SẮY KHỎ KHÍ.
Khí được sấy khô với mục đích tách nước và tạo ra cho khí nhiệt độ

điếm sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực tiếu mà tại đó khí được
vận chuyển hay chế biến. Trong công nghiệp các phương pháp sấy khô khí
sau đây thường được sử dụng hấp thụ bằng các chất lỏng hút ẩm, hấp phụ
hơi ẩm bằng các tác nhân sấy rắn hoạt tính ngưng tụ ẩm do nhò' sự nén
hoặc làm lạnh khí.
I.Phương pháp hấp thu:
Phương pháp hấp thụ được sử dụng rộng rãi đế sấy khô khí tại các
công trình ống dẫn khí cũng như trong các nhà máy chế biến khí. Chất hấp
thụ sấy khô là nhừng dung dịch nước đậm đặc của mono, di và tri-
etylenglycol. Dưới đây trình bày ưu điểm và nhược điểm của tùng loại chất
hấp thụ-sấy khô
a) Dỉetyỉengỉycoì (DEG)
Ưu điếm: Độ hút âm cao, khá bền khi có mặt các hợp chất lưu
huỳnh, oxy và C0
2
ở nhiệt độ thường, dung dịch đậm đặc không bị đông
đặc
Nhược điếm: Tiêu hao do thất thoát cao hơn so với TEG. Khi tái sinh
rất khó thu được dung dịch nồng độ DEG lớn hơn 95%. Điểm sương thấp
hơn so với khi sử dụng TEG giá thành cao
b) Trietylengỉycoỉ (TEG).
Ưu điếm: Độ hút ấm cao, tạo được điếm sương cho khí sấy cao (27,8
-*■ 47,3°C) độ bền cao khi có mặt các hợp chất lưu huỳnh, oxy và CƠ2 ở
nhiệt độ thường, khí tái sinh dễ thu được dung dịch nồng độ trên 99%.
Dung dịch nồng độ cao không bị đông đặc. Độ bay hơi của TEG thấp hơn
DEG.
Nhược điểm: Đòi hỏi chi phí đầu tư cao, dung dịch TEG có khả năng
tạo màng khi có mặt các chất lỏng hydrocacbon nhẹ, độ hòa tan của
hydrocacbon trong TEG cao hơn so với DEG.
c) Dung dịch MEG (monoetanoiamin).

ưu điểm: Chat hap thụ này có the tách nước, H
2
S, C0
2
ra khỏi khí
tức là đồng thời vừa sấy khô vừa làm sạch khí khả năng tạo màng rất thấp
Nhược điểm: Độ thất thoát lớn hơn so với khi sử dụng TEG, chỉ sử dụng đế
sấy khô và làm sạch các khí có tính acid. Dễ gây ăn mòn kim loại ở nhiệt độ
tái sinh, điểm sương của khí thấp.
Sự sấy khô khí bằng các chất hấp thụ này dựa trên sự khác biệt về áp
suất riêng của hơi nước trong khí và trong chất hấp thụ. Giá trị của điếm
sương của khí, về nguyên tắc được đảm bảo bằng dung dịch của các glucol,
sẽ tìm thấy trong các đồ thị trên hình 5, hình 6 và hình 7.
Ở trong các thiết bị công nghiệp, sự sấy khô khí đến điểm sương cân
bằng là không thế thực hiện được vì khí chỉ tiếp xúc với glucol có nồng độ
tính toán ở mâm trên cùng, còn các mâm dưới nồng độ các glycol sẽ giảm
đi do sự hấp thụ nước. Do đó trong các thiết bị công nghiệp điếm sương
thực tế của khí sấy sẽ cao hơn tù' 5^1 l°c so với điểm sương cân bằng.
Thông thường sự sấy khí của glucol được thực hiện đến điểm sương không
thấp hơn -25 đến -30. Muốn sấy triệt để hơn thì cần dung dịch glucol đậm
đặc hơn. Khi đó sẽ phát sinh thêm khó khăn (sẽ gia tăng sự tiêu hao glucol
cung với khí khô). Đe thu nhập glycol có nồng độ cao ở các thiết bị sấy
khô, quá trình tái sinh chất hấp thụ cần phải tiến hành với sự có mặt các khí
trơ.
Hình 5: Điểm sương cân bằng của khỉ trên dung dịch DEG với
nồng độ khác nhau. Các chỉ số trên đồ thị tương ứng với hàm lượng
DEG (% khối lượng) trong dung dịch.
Nhiột độ tiếp xúc , V
Hìnhó: Điểm sương cân bang của khỉ trên dung dịch TEG với
nông độ khác nhau các chữ số trên đồ thị tương ứng với hàm lượng

TEG (% khôi lượng) trong dung dịch.
Lượng ẩm có thể tách ra từ khí bằng các chất hấp thụ - sấy khô được
xác định bằng khả năng hút ẩm của chất hấp thụ, nhiệt độ và áp suất, sự tiếp
xúc giữa khí với chất hấp thụ, khối lượng chất tuần hoàn trong hệ và độ
nhớt của nó.
Trên hình 7 trình bày sơ đồ nguyên lý công nghệ sấy khô khí bằng
phương pháp hấp thụ. Khí ẩm được đưa vào phần dưới của thiết bị hấp thụ
1, còn glycol đậm đặc thì đưa vào mâm trên của thiết bị này. Khí sấy khô sẽ
đưa vào mâm trên của thiết bị này. Khí khô sẽ đi ra từ phía trên của thiết bị,
còn glucol đã hấp thụ nước thì đi ra từ phía dưới. Khí khô sau đó đưa đi sử
dụng còn glucol tiếp tục được đun trong thiết bị trao đối nhiệt 2 và đi vào
hệ thống thổi khí 3, tại đây sẽ tách phần hydrocacbon đã bị hấp thụ. Tiếp
theo glucol được đun nóng trong thiết bị trao đối nhiệt 4 và thiết bị giải hấp
thụ 5. Từ phía trên của thiết bị 5 sẽ lấy ra hơi nước, phần còn lại ở phía
dưới chính là glucol tái sinh được làm nguội trong thiết bị trao đối nhiệt 4, 2
và tái sinh hàn 7 đi vào bồn chứa 8, từ đây bằng bơm 9 sẽ đưa vào thiết bị
hấp thụ 1 (bồn chứa 8 sẽ được bổ xung một lượng glycol mới khi cần thiết).
Hình 7: Sơ đô nguyên tăc công nghệ sây khô khỉ băng
QÌUCOÌ 1-thiết bị hấp thụ; 2,4 - thiết bị trao đôi nhiệt; 3 - thiết bị thôi
khỉ; 5 — thiết bị giải hâp thụ; 6 — thiết bị tải sinh hơi; 8 - bôn chứa
DEG; 9 - bơm; I - khí am; II - khí đã sây khô; III - khỉ thôi ra; IV - hơi
nước đi vào khỉ quyên; V - DEG bô xung; VI - DEG tải sinh.
Nhiệt độ giới hạn trên của quá trình sấy hấp thụ khí được xác định
bằng sự tiêu hao cho phép của glycol do bay hơi và trong thực tế nhiệt
độ này vào khoảng 38°c. Còn giới hạn dưới phụ thuộc vào sự giảm khả
năng hút ẩm của chất hấp thụ gây ra bởi sự tăng độ nhơt của glucol.
Nhiệt độ cực tiểu tiếp xúc với glucol vào khoảng 10°c.
Ảnh hưởng của sự tiêu hao và nồng độ tác nhân sấy đến độ giảm
điểm sương của khí khi sử dụng TEG được thể hiện trên hình 7. Nhận
thấy, khi hàm lượng nước trong chất hấp thụ tăng thì ảnh hưởng của sự

tiêu hao TEG đến độ hạ điểm sương sẽ giảm. Ảnh hưởng của sự tiêu hao
TEG đên
mức độ sấy khí giảm khi đạt đến giá trị nhất định nào đó. Phần lớn các
thiết bị sấy khí bằng TEG hoạt động với thông số 10-^35 lít dung dịch
cho 1 kg nước lấy ra được từ khí ấm
X 5Í>
I ỉ» tí
ự» *
E ?
^ X,
g* 2Ĩ
35 45
55 *5 75 «5 55 Dộ sôí \tfS l&g ẩm làch ra
Hình 8: Anh hưởng của sự tiêu hao và nồng độ dung dịch TEG
đến độ hạ điếm sương At của khí. Các chữ sổ trên đường cong tương
ứng với hàm lượng TEG trong dung dịch (% khối lượng).
Nồng độ glycol là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đếnđiếm sương
của
khí. từ hình 8 có thể thấy khi tăng nồng độ glucolthì độ hạ điểmsương sẽ
mạnh hơn so với tăng tiêu hao tác nhân sấy
Nồng độ glucol trong chất hấp thụ được xác định bằng nhiệt độ
tái sinh nó. Ở nhiệt độ 164,4°c DEG bị phân hủy một phần, còn ở
206,7°c TEG cũng phân hủy. Neu tái sinh glucol ở áp suất khí quyến thì
thực tế sẽ không thu được dung dịch có nồng độ lớn hơn 97 -ỉ- 98 %
khối lượng, vì nhiệt độ ở phía dưới thiết bị giải hấp lớn hơn các nhiệt độ
nêu trên nên chúng sẽ bị phân hủy. Do vậy glucol thường được tái sinh
trong chân không
Đe thu đựoc glycol với nồng độ hơn 99% khối lượng, ngoài
phương pháp tái sinh chân khôngcòn sẻ dụng rộng rãi phương pháp thối
khí (stripping gas) cho phép tăng nồng độ DEG và TEG đến 99,5

99,9%.
Khí
~ LIAJ tượng khí Ihổì mVm
J
5 ÌL
thổi này là khí sạch (không chứa xăng và các chất hưu cơ) được
đưa vào thiết bị tái sinh hơi hoặc đưa trực tiếp vào phần dưới của thiết bi
giải hấp. Tác dụng của khí thối là làm giảm áp suất hơi nước trên bề mặt
dung dịch, do vậy thúc đảy sự bốc hơi của nước tù’ dung dịch. Ảnh
hưởng của sự tiêu hao khí thối đến sự tái sinh TEG biễu diễn trên hình 9.
Từ hình vẽ có thế thấy, nếu đưa khí thối trục tiếp vào phía dưới của thiết
bị hấp thụ sẽ đạt hiệu quả tốt hơn. Lượng khí thối tiêu hao được xác định
theo phương trình Cremser rất thông dụng trong tính toán các quá trình
hấp thụ và giải hấp.
u I
•2^ '«5 ỊỊf(,
co lĩ
c 2
Hình 9: Anh hưởng của sự
tiêu hao khí thôi đên sự tủi sinh TEG 1 - khi đưa khí thối vào thiết bị
sinh hơi; 2 - khi đưa vào thiết bị giải hấp thụ glycol nồng độ cao còn có
thể điều chế bằng cách sử dụng phương pháp tái sinh đắng phí (trong
trường hợp này nhiệt độ sẽ thấp hơn). Các tác nhân đang phí sẽ kết hợp
với nước tạo thành hỗn hợp đẳng phí. Điểm sôi của tác nhân đắng phí
cần phải thấp hơn nhiệt độ phân hủy tác nhân sấy đối với trường hợp
DEG và TEG nên sử dụng benzen, toluen hoặc xylene
Công ty Pritchard đã thiết kế và áp dụng quy trình sấy khí một
giai đoạn và hai giai đoạn sử dụng rất hiệu quả dung dịch glycol và
nước. Trên hình 10 biểu diễn một trong hai loại quá trình này. Đặc điểm
của nó là có hai ngăn trong thiết bị hấp thụ phía trên và phía dưới, về cấu

tạo thì các ngăn này giống nhau, nhưng ở mâm trên của ngăn phía trên
(thường là
mâm thứ hai) sẽ đưa glycol đậm đặc hơn so với mâm trên của
ngăn dưới. Nồng độ glycol đưa vào ngăn trên là 99,95%, còn ngăn dưới
là 99%
Hình 10: Sơ đồ công nghệ sấy khí của công ty Pritchard.
1 - thiết bị hấp thụ; 2 - thiết bị thối khí; 3 - thung chứa pentan; 4 -
sinh hàn; 5 - tháp bốc hơi thứ nhất(giải hấp thụ); 6 - tháp bốc hơi thứ hai
(giải hấp thụ); ỉ - khí am; II - khí sấy khô; III - pentan sạch; IV - TEG
thu hồi từ khí sấy; V - khí ẩm; VI - khí thổi với nhiệt độ 204°C; VIII -
TEG tái sinh một phần; TX — TEG bão hòa; X - khí thối ra; XI — hồn
họp etan và TEG.
Khí đi vào phía dưới của thiết bị hấp thụ 1, được sấy khô một
phần ở ngăn đầu và sau đó đạt điểm sương tương đối thấp ở ngăn đầu và
sau đó đạ điểm sương tương đối thấp ở ngăn thứ hai(có thể đạt đến
-84,4°c khi khí đi ra khỏi thiết bị hấp thụ). Sự tái sinh glycol trong
trường hợp này có những đặc điểm sau: nước được chưng tách trong hai
thiết bị, đầu tiên trong cột giải hấp thụ (tại đây nồng độ glycol đạt đến
99%) và trong cột 6 ( nồng độ glycol nâng lên 99,95%) nhờ hệ thống
thổi khí nóng. Áp dụng công nghệ tái sinh hai giai đoạn cho phép tiết
kiệm nhiên liệu giảm tiêu hao năng lượng khí nóng, đặc biệt khi sấy khí