Mô phỏng thiết kế và tối ưu hóa thu LPG nhà máy chế biến khí dinh cố ở chế độ GPP chuyển đổi bằng phần mềm hysys

Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Mục lục

MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1 5
TỔNG QUAN VỀ KHÍ 5
1.1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH DẦU VÀ KHÍ 5
1.1.1Nguồn gốc vô cơ 5
1.1.2Nguồn gốc hữu cơ 5
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ 7
1.2.1Phân loại khí theo nguồn gốc hình thành 7
1.2.2Phân loại khí theo hàm lượng khí Acide chứa trong khí 7
1.2.3Phân loại khí theo thành phần khí C2+ 7
1.2.4Phân loại khí theo thành phần khí C3+ 7
1.3. THÀNH PHẦN CỦA KHÍ 8
1.3.1Thành phần đặc trưng của khí tự nhiên và khí đồng hành: 8
1.3.2Khảo sát thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam và một số nước trên thế giới 8
1.4. TÍNH CHẤT CỦA HYDROCACBON 10
1.4.1Tính chất hóa học 10
1.4.2Tính chất vật lý 11
1.5. MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA SẢN PHẨM KHÍ 12
1.5.1Ứng dụng của khí trong ngành công nghiệp điện 12
1.5.2Vai trò của LPG trong ngành giao thông vận tải 12
1.5.3Sử dụng khí làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa dầu 12
1.6. BỨC TRANH VỀ NGÀNH KHÍ VIỆT NAM 14
1.6.1 Tình hình khai thác khí ở Việt Nam 15
1.6.2 Các dự án khí 16
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ 17
2.1. SƠ ĐỒ CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ 17
2.1.1Vận chuyển khí bằng đường ống 18

2.1.2Vận chuyển khí bằng tàu chở khí 19
2.1.3Chuyển hóa hóa học 19
2.2. CÁC CÔNG ĐOẠN CHẾ BIẾN KHÍ 20
2.2.1. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học 20
2.2.3Quá trình Dehydrat hóa 22
2.2.4 Quá trình khử acide 25
2.2.7 Tách phân đoạn hydrocacbon 32
CHƯƠNG 3 35
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 35
3.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 35
3.1.1Giới thiệu về nhà máy 35
3.1.2Sơ lược về nhà máy 35
3.1.3Mục đích xây dựng nhà máy 36
3.1.4Cơ cấu tổ chức nhà máy 37
3.2 NGUYÊN LIỆU, CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG VÀ SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY 37
3.2.1 Nguyên liệu đầu vào nhà máy 37
3.2.2Mô tả các chế độ hoạt động của nhà máy 38
3.2.2.1 Chế độ AMF 39
3.2.2.2 Chế độ MF 42
3.2.2.3 Chế độ GPP 46
3.2.2.4 Chế độ GPP chuyển đổi 52
3.2.3Các sản phẩm của quá trình và các tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm 57
3.2.3.2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm 61
3.3. CÁC CỤM THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY 62
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 1
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
A. Cụm các thiết bị tách nước 62
3.3.1 Thiết bị Slug Catcher (SC-01/02) 62
3.3.2Bình tách ba pha (V-03) 65
3.3.3Bình tách (V-101) & (V-07) 67

3.3.4Hệ thống máy nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D 68
3.3.5Thiết bị tách nước sơ bộ (V-08) 69
3.3.6Thiết bị khử Hydrat bằng hấp phụ (V-06A/B) 70
B. Cụm các thiết bị phân tách sản phẩm 74
3.3.7Thiết bị trao đổi nhiệt (E-14) 74
3.3.8Thiết bị Turbo-Expander (CC-01) 74
3.3.9Tháp Rectifier (C-05) 75
3.3.10Tháp Deethanizer (C-01) 76
3.3.11Tháp ổn định Stabilizer (C-02) 79
C. Cụm các thiết bị khác 81
3.3.12Tháp Splitter C3/C4 (C-03) 81
3.3.13Tháp Gas Stripper (C-04) 82
3.3.14Thiết bị trao đổi nhiệt (E-04) 83
3.3.15Thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle 84
3.3.16Máy nén Jet Compressors 85
3.3.17. HỆ THỐNG ĐUỐC 85
3.3.18. HỆ THỐNG BƠM METHANOL 86
3.3.19. HỆ THỐNG GIA MÙI 86
3.3.20.TRUCK LOADING 86
3.3.21.HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU 87
3.4. CHẾ ĐỘ GPP CHUYỂN ĐỔI VÀ NHỮNG SAI KHÁC SO VỚI CHẾ ĐỘ GPP THIẾT KẾ 88
3.4.1Biện luận lựa chọn phương án hoạt động của nhà máy 88
3.4.2Qui trình công nghệ 89
3.4.3 Những sai khác đáng kể ở chế độ GPP chuyển đổi so với chế độ GPP theo thiết kế 91
CHƯƠNG 4 95
MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ GPP CHUYỂN ĐỔI TẠI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ BẰNG PHẦN
MỀM HYSYS 95
4.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS 95
4.1.1 Giới thiệu sơ lược về phần mềm mô phỏng Hysys 95
4.1.2Các ứng dụng của Hysys 95

4.1.3 Những ưu điểm của phần mềm Hysys 96
4.2 THAO TÁC MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN TRONG HYSYS 96
Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys 96
SECTION 0.1 4.3 ỨNG DỤNG HYSYS ĐỂ MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ GPP CHUYỂN ĐỔI TẠI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH
CỐ 99
4.3.9 Tính sizing cho một số thiết bị 109
4.4 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI LỎNG 110
4.4.1 Mục đích nghiên cứu 110
4.4.2Phương pháp nghiên cứu 111
4.4.3Các yếu tố ảnh hưởng đến thu hồi lỏng 111
4.4.3.1 Khảo sát tỷ lệ chia dòng qua E-14 và CC-01 111
4.4.3.2Khảo sát thành phần nguyên liệu vào 113
4.4.3.3 Khảo sát áp suất khí đầu vào 113
4.4.3.4 Khảo sát nhiệt độ khí đầu vào 115
4.4.3.5 Khảo sát áp suất Sales Gas 116
4.4.3.6 Khảo sát điều kiện làm việc của tháp C-01 117
4.4.3.7 Khảo sát điều kiện làm việc của tháp C-02 118
4.4.3.8 Khảo sát điều kiện làm việc của bình tách V-03 119
KẾT LUẬN 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO 123
Phụ lục: báo cáo kết quả mô phỏng 3 dòng sản phẩm……………………………… 124
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 2
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Mở đầu
Việt Nam là một quốc gia sở hữu nhiều nguồn tài nguyên trong đó có nguồn tài
nguyên dầu khí. Vì vậy chúng ta đang từng bước xây dựng và phát triển ngành công
nghiệp chế biến dầu khí. Cùng với tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp khai thác
dầu thô hiện nay, cùng sự quan tâm của nhà nước thì ngành công nghiệp Lọc Hoá dầu
của nước ta trong tương lai sẽ phát triển mạnh mẽ, điều đó được minh chứng bằng
những quyết định của Đảng và nhà nước cũng như tổng công ty Dầu Khí Việt Nam đã

xây dựng xong nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất, và trong tương lai sẽ có các nhà máy
số 2 tại Nghi Sơn Thanh Hoá, nhà máy số 3 tại Vũng Tàu…
Ngày nay trên thế giới hầu hết các quốc gia kể cả các quốc gia không có dầu
mỏ cũng đều xây dựng cho mình một ngành công nghiệp Lọc-Hoá dầu nhằm ổn định
và phát triển nền kinh tế. Ngành công nghiệp này có tầm quan trọng đặc biệt trong nền
kinh tế quốc dân và trong quốc phòng. Do đó việc nghiên cứu phát triển và tìm ra các
giải pháp tối ưu cho sự hoạt động của các nhà máy cũng như vấn đề định hình thiết kế
bước đầu trong việc thiết lập nhà máy mới là một trong những vấn đề chiến lược cho
sự phát triển của ngành công nghiệp Lọc-Hóa dầu. Song song với nó là sự phát triển
vượt bậc của ngành công nghệ thông tin đã góp phần không nhỏ cho sự ra đời của các
phần mềm mô phỏng dùng trong lĩnh vực công nghệ hóa học nói chung và ngành công
nghiệp Lọc-Hóa dầu nói riêng.
Trước đây, để kiểm tra một quá trình cũng như tìm ra các yếu tố ảnh hưởng
trực tiếp lên quá trình đó thì cần phải tiến hành thí nghiệm và lấy số liệu thực nghiệm
trong một thời gian dài mới có thể đạt được kết quả mong muốn. Nhưng từ khi các
phần mềm mô phỏng ra đời ta có thể tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cũng
như kiểm tra lại tính xác thực của các yếu tố này một cách nhanh chóng. Hơn nữa,
trước đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi nhiều thời gian và khả năng thực hiện
dự án đó là khó có thể biết trước được. Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì
công việc trở nên đơn giản đi rất nhiều. Chúng ta có thể xây dựng được nhiều dự án
khác nhau và tìm được phương án tối ưu một cách nhanh chóng, cho kết quả chính xác
và đạt hiệu quả cao nhất.
Ngoài ra, các phần mềm này còn được ứng dụng trực tiếp vào quá trình hoạt
động của nhà máy. Ta có thể khảo sát sự biến thiên của các thông số làm việc và chế độ
hoạt động của nhà máy khi có những sự thay đổi ở bất kỳ một đơn vị hoạt động nào đó.
Bên cạnh đó, các phần mềm mô phỏng còn giúp cho việc giảm thiểu những tai
nạn và rủi ro có thể xảy đến với con người, làm giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng
năng suất của nhà máy.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 3
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý

Tiềm năng dầu khí của nước ta đã được xác định. Tuy nhiên việc khai thác và sử
dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá, không thể tái sinh này là một vấn đề bức xúc và
vô cùng quan trọng trong giai đoạn phát triển mới của đất nước. Chính vì vậy “Nhà
máy chế biến khí Dinh Cố“ đã được tổng công ty dầu khí Việt Nam nghiên cứu khả thi
và quyết định xây dựng.
Đây là nhà máy xử lý khí đầu tiên ở Việt Nam, được trang bị dây chuyền công
nghệ tiên tiến, mang tính hiện đại cao, có nhiệm vụ tận dụng nguồn khí đồng hành mỏ
Bạch Hổ sau nhiều năm bị đốt bỏ một cách lảng phí, để xử lý và chế biến chúng thành
các sản phẩm khác nhau như: Khí thương phẩm (Sale gas), LPG (Liquified Petroleum
Gas), Condensate nhằm đạt hiệu quả cao về mặt kinh tế.
Trong giai đoạn đầu, lượng khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ vào nhà máy được
thiết kế 4,7 triệu Sm
3
/ngày nên nhà máy hoạt động đúng các thông số thiết kế. Tuy
nhiên, hiện nay do mỏ dầu Rạng Đông đi vào khai thác nên một lượng khí đồng hành
phải đốt bỏ. Do đó để tăng hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng khí đồng hành,
Petrovietnam đã xây dựng đường ống dẫn khí từ mỏ Rạng Đông về mỏ Bạch Hổ sau đó
nén lượng khí mỏ Rạng Đông cùng mỏ Bạch Hổ vào bờ để chế biến nhằm tăng sản
lượng lỏng. Vì vậy lưu lượng khí đầu vào nhà máy tăng từ 4,7 triệu Sm
3
/ngày lên
khoảng 5,9 triệu Sm
3
/ngày. Do việc tăng lưu lượng khí vào bờ nên một số thông số vận
hành đã bị thay đổi không như theo thiết kế, do đó các thông số vận hành trước đây
không phù hợp với điều kiện hiện tại.
Vì vậy vấn đề đặt ra lúc này là làm sao điều chỉnh thông số vận hành của nhà
máy để đạt được hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng tối ưu nhưng vẫn đảm bảo vận hành
an toàn và có hiệu quả kinh tế. Với những yêu cầu như vậy, tôi được giao đề tài “Mô
phỏng thiết kế và tối ưu hóa thu LPG nhà máy chế biến khí Dinh Cố ở chế độ GPP

chuyển đổi bằng phần mềm Hysys” để làm đề tài tốt nghiệp.
Đà Nẵng, tháng 05 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Hòe
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 4
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Chương 1
Tổng quan về khí
1.1 Nguồn gốc hình thành dầu và khí
Dầu mỏ và khí là những nguồn hydrocacbon rất phong phú có trong tự nhiên. Qua
phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ khác nhau người ta nhận thấy không
có mỏ dầu và khí nào trên thế giới lại có thành phần giống nhau hoàn toàn, mà chúng
rất khác nhau và thay đổi trong phạm vi rất rộng. Chính vì sự khác nhau này mà nhiều
nhà khoa học đã có nhiều cách giải thích khác nhau về nguồn gốc dầu và khí. Muốn
làm rõ được điều này cần phải xét đến quá trình hình thành và biến đổi của dầu và khí
trong lòng đất.
Cho đến nay vẫn chưa có những ý kiến, nhận định nhất trí về nguồn gốc và sự
biến đổi tạo thành dầu và khí. Có nhiều giả thuyết được nêu ra, nhưng có hai giả thuyết
có sức thuyết phục nhất và được quan tâm nhiều nhất là: Dầu khí có nguồn gốc vô cơ
và dầu khí có nguồn gốc hữu cơ.
1.1.1 Nguồn gốc vô cơ
Theo giả thuyết về nguồn gốc vô cơ thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất
vô cơ, cụ thể trong lòng đất có chứa các cacbua kim loại như: Al
4
C
3
, CaC
2
,… các chất

này bị phân huỷ bởi nước để tạo ra CH
4
, C
2
H
2
,… theo các phương trình phản ứng sau:
Các chất hữu cơ hình thành từ các phản ứng trên tiếp tục biến đổi dước tác động
của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác là các khoáng sắt có sẵn trong lòng
đất để tạo nên dầu khí.
Giả thuyết này đã thuyết phục được nhiều nhà khoa học trong một thời gian dài.
Tuy nhiên, trong những hoạt động thực tiễn thì nó đã gặp phải khá nhiều vấn đề mà bản
thân không giải thích được như:
 Hàm lượng các hợp chất cacbua trong lòng đất thì khá hạn chế, trong khi đó dầu
mỏ ngày càng tìm được với số lượng rất lớn và hầu như có mặt khắp nơi.
 Các phản ứng tạo hợp chất thơm và các hợp chất có thành phần tương tự như
dầu mỏ từ CH
4
và C
2
H
2
đòi hỏi có nhiệt độ cao trong khi đó thực tế nhiệt độ đạt được
trong các mỏ dầu khí ít khi vượt quá 150
0
C đến 200
0
C.
 Bằng các phương pháp phân tích hiện đại người ta đã xác định được trong dầu
thô có chứa các phorphyrin là hợp chất có nhiều trong xác động thực vật.

Chính những khuyết điểm trên mà giả thuyết này ngày càng có ít người quan tâm
và thay vào đó là giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ.
1.1.2 Nguồn gốc hữu cơ
Theo giả thuyết này thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc hữu
cơ, cụ thể là từ xác chết của động thực vật và trải qua một quá trình biến đổi phức tạp
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 5
Al
4
C
3
+ 12H
2
O 4Al(OH)
3
+ 3CH
4
CaC
2
+ 2H
2
O Ca(OH)
2
+ C
2
H
2
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
trong thời gian dài, dưới tác động của nhiều yếu tố: vi khuẩn, nhiệt độ, áp suất và xúc
tác có sẵn trong lòng đất. Ngày nay theo những nghiên cứu và đánh giá có tính logic
cao thì người ta đã nghiêng về giả thuyết này hơn và để thuận tiện cho quá trình nghiên

cứu sự biến đổi từ xác động thực vật đến dầu khí ngày nay người ta đã chia quá trình
này thành bốn giai đoạn khác nhau như sau:
 Giai đoạn tích động các vật liệu hữu cơ ban đầu: Những vật liệu hữu cơ ban đầu
chính là xác động thực vật ở biển hoặc trên đất liền được các dòng sông khi chảy ra
biển mang theo. Trong những vật liệu trên thì phù du dưới biển là những loại chủ yếu
để tạo thành dầu khí. Phù du được gọi chung cho các sinh vật nhỏ, chúng rất bé, kích
thước khoảng vài milimet thường làm thức ăn cho các loại động vật ở biển.
Những vật liệu hữu cơ ban đầu, dù là động vật ở đất liền do các con sông mang ra
biển hay là các động vật sinh trưởng ở dưới biển, nói chung sau khi chết đều bị lắng
đọng xuống đáy biển, tùy theo môi trường dưới biển mà sẽ có các vi khuẩn hiểu khí
hay vi khuẩn yếm khí. Các vi khuẩn này sẽ phá hủy những nơi dễ bị phá hủy nhất như
hydrocacbon, albumin nói chung tạo thành các sản phẩm khí và các sản phẩm hòa tan
trong nước rồi tản ra khắp nơi, vì vậy chúng không tham gia quá trình hình thành dầu
khí. Còn phần bền vững chưa kịp phá hủy như: lipid, albumin có chứa nitơ, lưu huỳnh
hoặc oxy, sẽ dần lắng đọng xuống đáy biển, lớp này chồng chất lên lớp kia tạo thành
lớp trầm tích ở đáy biển. Sự lắng đọng này xảy ra với tốc độ vô cùng chậm (1÷2mm
đến vài cm/1000 năm).
 Giai đoạn biến đổi các chất hữu cơ ban đầu thành dầu khí: Lớp trầm tích dưới
sâu tận đáy biển này ngày càng dày lên và trong môi trường nhiệt độ, áp suất, xúc tác,
thời gian kéo dài thì các thành phần hữu cơ bền vững với vi khuẩn đều bị biến đổi do
các phản ứng hóa học tạo nên dầu khí. Thời gian càng dài, mức độ lún chìm càng sâu,
càng có xu hướng tạo nên các phân tử bé hơn, những nhánh bị đứt gãy tạo nên các
parafin mạch ngắn.
 Giai đoạn di cư của dầu khí đến các bồn chứa tự nhiên: Dầu và khí được hình
thành nằm phân bố rải rác trong lớp trầm tích chứa dầu và được gọi là đá mẹ. Dưới tác
dụng của áp suất rất cao trong các lớp trầm tích và sự biến động địa chất thì dầu và khí
sẽ bị đẩy ra khỏi đá mẹ và di chuyển đến nơi mới, quá trình di chuyển là liên tục và đi
qua các sa thạch có độ rỗng xốp cao, còn được gọi là đá chứa, đồng thời nó sẽ ở lại
trong đó nếu cấu trúc địa chất có khả năng giữ được và bảo vệ nó, lớp này có tác dụng
như một cái bẫy tự nhiên, dầu và khí đi vào được nhưng không thể thoát ra được, lúc

này sẽ hình thành các bồn chứa tự nhiên.
Trong quá trình di cư thì dầu mỏ ban đầu luôn biến đổi cả về tính chất lẫn thành
phần. Khi đi qua những lớp vật liệu xốp thì có thể xảy ra các hiện tượng như: lọc, hấp
phụ phân chia sắc ký hoặc hòa tan,… đều có khả năng xảy ra với mức độ khác nhau.
Kết quả thường làm cho dầu nhẹ hơn, những hợp chất có cực bị hấp phụ mạnh và được
giữ lại trên đường mà chúng di cư, do đó nhựa Asphalten sẽ giảm và khí sẽ càng giàu
Methane hơn.
 Giai đoạn biến đổi trong các bồn chứa tự nhiên: Khi đã di cư vào trong các
bẫy chứa thì dầu khí đã tương đối ổn định, lúc này tính chất của khí rất ít bị biến đổi.
Tuy nhiên nếu các bẫy chứa dầu không nằm sâu, tầng đá chắn không đủ khả năng bảo
vệ tốt, một bộ phận dầu khí có thể bay hơi, thậm chí có thể bị nước xâm nhập vào làm
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 6
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
tăng quá trình oxy hóa, kết quả làm dầu nặng thêm, giảm phần nhẹ và nhiều nhựa
asphalten.
Tóm lại dầu và khí hydrocacbon trong tự nhiên thường có cùng một nguồn gốc.
Chính vì vậy nơi nào có dầu cũng sẽ có khí và ngược lại. Tuy nhiên do quá trình di cư
có thể khác nhau, nên mặc dù chúng được sinh ra ở một nơi chúng vẫn có thể cư trú ở
những nơi khác xa nhau. Do vậy mà nhiều khi chúng ta có thể gặp những bẫy chứa khí
nằm xa bẫy chứa dầu.
1.2. Phân loại khí
1.2.1 Phân loại khí theo nguồn gốc hình thành
Dựa vào nguồn gốc hình thành thì người ta có thể phân thành 3 loại
 Khí tự nhiên: là khí thu được từ các mỏ khí riêng biệt, thành phần chủ yếu là
khí Methane chiếm hàm lượng từ 80 ÷ 95%, nhiều mỏ hàm lượng Methane có thể lên
đến 99%. Còn lại là một phần nhỏ các khí khác như Ethane, Propane, Butane,… và một
lượng rất nhỏ C
5
+
và các tạp chất khác như N

2
, CO
2
,…
 Khí đồng hành: là khí thu được khi khai thác các mỏ dầu. Khí nằm trong mỏ dầu
thường ở áp suất rất cao (mỏ Bạch Hổ khoảng 109 bar) nên sẽ bị hòa tan trong dầu. Khi
khai thác lên do có sự sụt giảm áp suất nên chúng được tách ra thành khí đồng hành.
Thành phần chủ yếu vẫn là Methane chiếm khoảng 70% và khoảng 30% các thành
phần khác như Ethane, Propane, Butane, C
5
+
,…
 Condensate: thực chất là phần đuôi của khí và là phần đầu của dầu, ở điều kiện
thường Condensate tồn tại ở dạng lỏng nên gọi chúng là khí ngưng tụ, với nhiệt độ sôi
cuối khoảng 200
0
C. Thành phần chủ yếu của Condensate là C
5
+
và một ít Propane,
Butane.
1.2.2 Phân loại khí theo hàm lượng khí Acide chứa trong khí
Theo cách này thì phân thành 2 loại là: Khí chua và khí ngọt.
 Khí chua: là khí có chứa hàm lượng H
2
S > 1% thể tích và CO
2
> 2% thể tích
 Khí ngọt: là khí có chứa hàm lượng H
2

S ≤ 1% thể tích và CO
2
≤ 2% thể tích.
1.2.3 Phân loại khí theo thành phần khí C
2
+
Theo cách này người ta chia ra 2 loại là: Khí khô và khí ẩm.
 Khí khô: là khí có chứa hàm lượng C
2
+
≤ 10% thể tích.
 Khí ẩm: là khí có chứa hàm lượng C
2
+
> 10% thể tích.
1.2.4 Phân loại khí theo thành phần khí C
3
+
Theo cách phân loại này thì có 2 loại là: Khí béo và khí gầy.
 Khí béo: là khí giàu Propane, Butane và các hydrocarbure nặng (khối lượng
riêng ρ > 150 g/cm
3
). Từ khí này chế tạo được xăng (LGN), khí dầu mỏ hóa lỏng
(GPL) và các hydrocacbure riêng biệt cho công nghệ tổng hợp hữu cơ.
 Khí gầy: là khí có chứa ít hydrocarbure nặng (khối lượng riêng ρ < 50 g/cm
3
)
được sử dụng chủ yếu cho công nghiệp và đời sống.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 7
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý

1.3. Thành phần của khí.
1.3.1 Thành phần đặc trưng của khí tự nhiên và khí đồng hành:
Những cấu tử cơ bản của khí tự nhiên và khí đồng hành là Methane (lớn nhất),
Ethane, Propane, Butane (n-Butane và i-Butane), còn Pentane và các hydrocarbure no
mạch thẳng có khối lượng phân tử lớn hơn thì chiếm lượng không đáng kể.
 Khí tự nhiên: thành phần chủ yếu là methane (hàm lượng khí methane chiếm
một tỷ lệ lớn 80 ÷ 90% thể tích), hàm lượng khí ethane chỉ chiếm khoảng 1 ÷ 2%, còn
các khí khác có thành phần không đáng kể. Các mỏ khí tự nhiên là các túi khí nằm sâu
dưới mặt đất và thành phần của chúng ở bất cứ nơi nào của túi khí cũng đều giống
nhau, nghĩa là thành phần khí không phụ thuộc vào vị trí khai thác.
 Khí đồng hành: ngoài thành phần nhiều nhất là Methane còn chứa Ethane,
Propane, Butane và các hydrocarbure nặng với hàm lượng lớn hơn đáng kể so với khí
tự nhiên. Propane và Butane chiếm khoảng từ 20 ÷ 50%, C
5
+
có thể chiếm từ 2 ÷ 5%.
Thành phần những cấu tử cơ bản trong khí thay đổi trong một phạm vi khá rộng tuỳ
theo mỏ dầu khai thác, thậm chí ở cùng một mỏ nhưng ở các giai đoạn khai thác khác
nhau thì tỷ lệ các thành phần cũng khác nhau.
 Thời gian khai thác càng dài thì áp suất của khí trên bề mặt pha lỏng
càng giảm dần nên khí càng khai thác thời gian về sau thì càng nặng hơn.
Ngoài ra trong thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành còn chứa một phần
nhỏ các tạp chất như N
2
, CO
2
, H
2
S, He và các kim loại như Ni, V, Fe Tuy nhiên, do
nguồn gốc của các hydrocarbon khác nhau nên thành phần của chúng cũng khác nhau.

1.3.2 Khảo sát thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam và một
số nước trên thế giới
Bảng 1-1: Thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ một vài mỏ ở
CHLB Nga, phần trăm thể tích (%V).
Các cấu tử
Khí tự nhiên Khí đồng hành
Tây Siberi Udơbekistan Quibisep Vongagrat
CH
4
99,00 87,20 39,91 76,25
C
2
H
6
0,05 1,99 23,32 8,13
C
3
H
8
0,01 0,32 17,72 8,96
i, n-C
4
H
10
0,003 0,13 5,78 3,54
C
5
+
0,001 0,15 1,1 3,33
CO

2
0,50 3,60 0,46 0,83
H
2
S - 5,50 0,35 -
N
2
0,40 1,11 11,36 1,25
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 8
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Bảng 1-2: Thành phần khí ở một số nước Châu Á, phần trăm thể tích (%V).
Các cấu tử
Thành phần của khí
Indonesia Thái Lan Việt Nam
CH
4
65,40 67,20 71,50
C
2
H
6
6,40 8,70 12,52
C
3
H
8
6,60 4,50 8,61
i-C
4
H

10
1,50 1,00 1,75
n-C
4
H
10
2,10 1,00 2,96
C
5
+
3,00 0,80 184
CO
2
, H
2
S 15,0 16,0 0,7
Bảng 1-3: Thành phần của khí ở bể Cửu Long, phần trăm thể tích (%V).
Cấu
tử
Bạch
Hổ
Rồng ( Lô 09)
Khí tự nhiên Khí Đồng hành
CH
4
76,82 84,77 76,54 77,62 78,02
C
2
H
6

11,87 7,22 6,89 10,04 10,67
C
3
H
8
5,98 3,46 8,25 6,94 6,70
C
4
H
10
1,04 1,70 0,78 2,83 1,74
C
5
+
0,32 1,30 0,05 0,97 0,38
N
2
0,50 - - 0,03 0,60
CO
2
1,00 - - 0,42 0,07
H
2
S - - - - -
Bảng 1-4: Thành phần khí bể Nam Côn Sơn, phần trăm thể tích (%V).
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 9
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Từ các bảng số liệu trên ta thấy rằng các cấu tử cơ bản của khí thiên nhiên và khí
đồng hành là các hydrocacbon no, các parafin dãy đồng đẳng của Methane. Khí thiên
nhiên thì cấu tử chủ yếu là Methane, còn khí đồng hành thì thành phần thay đổi khá

rộng, cấu tử C
2
+
chiếm hàm lượng đáng kể trong thành phần của khí và qua so sánh ban
đầu từ các bản số liệu trên về thành phần khí đồng hành ở Việt Nam và một số nước
trên thế giới thì thành phần khí đồng hành ở Việt Nam có chứa hàm lượng khí Acide là
thấp, điều này rất thuận lợi cho việc chế biến và sử dụng các sản phẩm khí, trong khi đó
thành phần các khí này trong mỏ khí đồng hành ở Thái Lan và Indonesia chiếm hàm
lượng rất cao (15 ÷ 16%).
Như vậy, khí dầu mỏ Việt Nam thuộc loại khí ngọt, hàm lượng các khí acide rất ít,
khoảng 2g/100m
3
. Vì vậy khí dầu mỏ Việt Nam rất thuận lợi cho việc chế biến, sử dụng
an toàn với thiết bị và không gây ô nhiễm môi trường.
1.4. Tính chất của Hydrocacbon.
1.4.1 Tính chất hóa học
Các khí hydrocacbon no có một số tính chất hoá học sau đây:
 Phản ứng halogen hoá:

 Phản ứng nitro hoá:
 Phản ứng sulfua hoá:

 Phản ứng hydro hoá cắt mạch:

 Phản ứng nhiệt phân :
 Phản ứng cháy :
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 10
Thành
phần
Đại Hùng

(05-1a)
Lan Tây
(06-1)
Lan Đỏ
(06-1)
Rồng Đôi
(11-2)
Hải
Thạch
(05-2)
Mộc
Tinh
(05-3)
CH
4
77,25 88,5 93,9 81,41 81,00 89,44
C
2
H
6
9,49 4,3 2,3 5,25 5,20 3,80
C
3
H
8
3,38 2,4 0,5 3,06 2,8 1,48
C
4
H
10

1,34 0,6 0,1 1,47 1,50 0,71
C
5
+
0,48 1,4 0,2 0,55 4,70 0,54
N
2
4,50 0,3 1,6 0,08 0,11 0,15
CO
2
- 1,9 1,2 5,64 4,40 3,88
H
2
S 10,0
chưa
quan sát
0,00 - -
450
0
C
R-H + HNO
3
R-NO
2
+ H
2
O
R-H + H-O-SO
3
-H

R-SO
3
-H + H
2
O
R-R’ + H-H
RH + R’-H
xt, t
o
xt, t
0
R-CH
2
-CH
2
-R’
R-CH=CH
2
+ R’-H
t
0
R-H + O
2
CO
2
+ H
2
O + Q
Tử ngoại
R-H + X-X R-H + HX

Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý

1.4.2 Tính chất vật lý
 Đặc điểm chung của các khí hydrocacbon
 Khí hydrocacbon không màu, không mùi, không vị. Vì vậy để kiểm tra độ rò rỉ của
khí người ta thêm vào chất tạo mùi, tuỳ theo yêu cầu mức độ an toàn. Chất tạo mùi
thường sử dụng trong các quy trình kiểm tra độ rò rỉ của khí là Mercaphtan.
 Tính tan của chúng không giống nhau, không trộn lẫn với nước và dể dàng hoà tan
vào các dung môi hữu cơ.
 Điểm sôi của các hydrocacbon no mạch thẳng tăng dần theo số nguyên tử cacbon
trong mạch.
 Một số đặc trưng vật lý của hydrocacbon
Giới hạn cháy, nổ
Khi tỷ lệ Hydrocacbon trong hỗn hợp không khí nằm trong giới hạn nổ thì sẽ gây
nổ nếu có nguồn nhiệt như: tia lửa điện hoặc nguồn nhiệt.
Bảng 1-5: Giới hạn cháy nổ của một số Hydrocacbon
Cấu tử
Giới hạn cháy dưới
(%V hydrocacbon)
Giới hạn cháy trên
(%V hydrocacbon)
CH
4
5,3 14,0
C
2
H
6
3,2 12,5
C

3
H
8
2,4 9,5
C
4
H
10
1,6 9,5
C
5
H
12
1,4 7,0
Hỗn hợp không khí và Hydrocacbon có thể di chuyển trên mặt đất với một khoảng
cách xa đáng kể và bắt lửa khi có sự tiếp xúc với ngọn lửa, điều này dẫn đến khả năng
gây cháy nổ lan xa đến hàng trăm mét khi hỗn hợp Hydrocacbon và không khí được
chứa trong một bình hở.
Khả năng tự bắt cháy
Để tạo thành một đám cháy cần thiết phải có 3 điều kiện: Vật cháy, tác nhân cháy
(ở đây là oxy) và nguồn nhiệt. Trong không khí tự do, sẽ không thể có những rủi ro về
đánh lửa nếu nhiệt độ hơi Hydrocacbon nhỏ hơn nhiệt độ đánh lửa. Tuy nhiên, nếu
nhiệt độ hơi Hydrocacbon tương ứng ở nhiệt độ đánh lửa, hơi Hydrocacbon sẽ tự bắt
cháy trong không khí mà không cần có mồi lửa hoặc tia lửa. Hiện tượng này gọi là hiện
tượng tự đánh lửa. Rủi ro về khả năng tự đánh lửa càng cao khi trọng lượng của
Hydrocacbon càng lớn.
Bảng1-6 : Nhiệt độ tự đánh lửa của một số khí
Cấu tử Nhiệt độ tự đánh lửa (
0
C)

CH
4
516
C
2
H
6
446
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 11
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
C
3
H
8
430
C
4
H
10
309
C
5
H
12
217
C
6
H
14
256

1.5. Một vài ứng dụng của sản phẩm khí
Khí dầu mỏ có rất nhiều ứng dụng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong các
ngành sản xuất công nghiệp. Cho tới thời điểm hiện nay thì khí dầu mỏ chỉ được sử
dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp điện và khí hoá lỏng LPG sử dụng trong đời
sống sinh hoạt dân dụng.
1.5.1 Ứng dụng của khí trong ngành công nghiệp điện
Hiện nay lượng khí thương mại được sản xuất tại nhà máy Dinh Cố cung cấp cho
hai nhà máy điện Bà Rịa và Phú Mỹ mỗi ngày là 5,7 triệu Sm
3
khí. Trong thời gian tới,
nhiều nhà máy nhiệt điện sẽ được xây dựng ở những nơi có tuyến đường ống đi qua.
Những nhà máy điện đang sử dụng FO và DO cũng đang có những kế hoạch chuẩn bị
chuyển sang sử dụng khí đốt, những nhà máy ở xa đường ống dẫn khí cũng có những
kế hoạch sử dụng Condensate hay LPG thay cho dầu FO hoặc DO. Việc sử dụng
Condensate hoặc LPG cho phép giảm đáng kể lượng chất độc thải ra môi trường.
1.5.2 Vai trò của LPG trong ngành giao thông vận tải
Sau những cuộc khủng hoảng năng lượng đã xảy ra trong lịch sử, con người nhận
thức ra rằng nguồn năng lượng dầu mỏ không phải là vô tận, để đảm bảo nhu cầu sử
dụng năng lượng cần thiết trước khi con người tìm ra những nguồn năng lượng khác
thay thế cho dầu mỏ, chúng ta phải biết tìm cách tiết kiệm nguồn năng lượng quý giá
này, bằng cách sử dụng hiệu quả hơn các sản phẩm dầu mỏ. Một trong những biện
pháp này là sử dụng các sản phẩm nhẹ hơn thay thế cho các nhiên liệu sử dụng cho
động cơ đốt trong. Hiệu quả và triển vọng nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải là sử
dụng LPG thay thế cho loại nhiên liệu truyền thống như xăng và dầu Diesel cho các
loại xe ôtô.
Hầu hết các loại xe ôtô đều có thể thiết kế lắp đặt các thiết bị chuyển đổi để sử
dụng LPG. Tuy vẫn còn nhiều khó khăn trong quá trình lắp đặt, nhưng đây là một
phương án có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật cũng như trong mục đích tiết kiệm năng
lượng đặc biệt quan trọng đối với vấn đề ô nhiểm môi trường.
1.5.3 Sử dụng khí làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa dầu

Khí dầu mỏ (bao gồm cả khí tự nhiên và khí đồng hành) là một nguồn nguyên liệu
quan trọng trong công nghiệp tổng hợp các hợp chất hữu cơ cơ bản. Ngày nay, từ khí
dầu mỏ người ta đã tổng hợp được hơn 600 loại các sản phâm hữu cơ khác nhau như
rượu, andehyt, xêtôn, các loại sợi hoá học phục vụ cho công nghiệp dệt, các loại
pôlyme phục vụ công nghiệp nhựa và cao su tổng hợp, các hợp chất tẩy rửa, phân bón
hữu cơ Trong đó một sản phẩm được chú ý có giá trị cao là Methanol bán sản phẩm,
từ đó có thể điều chế MTBE (là một loại phụ gia tăng chỉ số Octan cho xăng thay cho
chì, giảm độc hại môi trường), Methanol là nguyên liệu chính để sản xuất nhiều sản
phẩm công nghiệp quan trọng như Formalin, axit axeton, metylmetacylat (MMA),
dymethyltelephtalat (DMT), Olêphin… Một số nhà máy sản xuất Methanol lớn trên thế
giới như Nauy (1996), Chilê (1988) Ngoài ra, để tăng khả năng ứng dụng của khí,
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 12
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
một khu liên hợp điện đạm được xây dựng tại Phú Mỹ (Bà Rịa-Vũng Tàu). Đây là dự
án liên hợp các nhà máy điện chạy bằng khí lớn nhất tại Việt Nam, dự tính sẽ cung cấp
khoảng 3000 MW và một nhà máy sản xuất phân đạm, công suất 8 triệu tấn /năm, điều
này đảm bảo cung cấp lượng phân đạm cho sản xuất nông nghiệp trong nước và một
phần để xuất khẩu, góp phần nâng cao hiệu quả quá trình sản xuất khí.
Ngoài ra, khí còn được sử dụng làm nhiên liệu cho lò đốt công nghiệp, nhằm mục
đích gia nhiệt cho các loại lưu chất được sử dụng làm chất tải nhiệt, cung cấp cho các
quá trình sản xuất, sử dụng trong nông nghiệp như sấy nông sản,
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 13
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
1.6. Bức tranh về ngành khí Việt Nam
Hình 1.1 - Sơ đồ phân bố các mỏ dầu khí Việt Nam
Nền tảng cơ bản đầu tiên để phát triển ngành công nghiệp khí ở nước ta là nguồn
khí. Trữ lượng khí tại Việt Nam được đánh giá rất lớn, theo Petro Vietnam các mỏ khí
phân bố rộng rãi từ Bắc đến Nam trong đó chủ yếu tập trung tại bốn vùng trũng chính:
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 14
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý

Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Cửu Long và Vùng Malay – Thổ Chu. Tiềm năng khí của
Việt Nam được thống kê trong bảng sau:
Bảng1-7 : Thống kê tiềm năng khí Việt Nam
Các vùng trũng
Trữ lượng tiềm năng
(Tỷ Sm3)
Trữ lượng thực tế
(Tỷ Sm3)
Sông Hồng 28 ÷ 56 5.6 ÷ 11,2
Cửu Long 84 ÷ 140 42 ÷ 70
Nam Côn Sơn 532 ÷ 700 140 ÷ 196
Mã Lai – Thổ Chu 84 ÷ 140 14 ÷ 42
Các vùng khác 532 ÷ 700 –
Tổng 1260 ÷ 1736 201,6 ÷ 319,2
Về mặt tiềm năng, bể Nam Côn Sơn và Sông Hồng có triển vọng về khí, bể Cửu
Long có triển vọng về dầu nhưng đồng thời cũng có một lượng khí đồng hành rất lớn.
Ngoài ra còn 3 mỏ khí phát hiện tại Đà Nẵng, trong đó hai mỏ lớn có trữ lượng
khai thác dự báo khoảng 700 tỷ Sm3, tuy nhiên lượng CO
2
trong bể cũng khá cao do đó
tiềm năng kinh tế cũng thấp.
1.6.1 Tình hình khai thác khí ở Việt Nam
Hiện nay, ở thềm lục địa phía Nam, có các mỏ dầu quan trọng đang được xúc tiến
khai thác đó là mỏ Bạch Hổ, mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng và mỏ khí Lan Tây - Lan Đỏ.
Tình hình khai thác của các mỏ như sau:
Mỏ Bạch Hổ
Nằm ở vùng trũng Cửu Long, cách bờ biển Vũng Tàu 120 km và ở độ sâu 50m.
Khí đồng hành mỏ Bạch Hổ có sản lượng khai thác tương ứng khi khai thác một tấn
dầu đạt khoảng từ 181200
Sm3

khí. Từ tháng 05/1995 Liên doanh VietsoPetro đã đưa
vào hoạt động hệ thống dẫn khí Bạch Hổ vào bờ, năng suất từ 3 đến 4 triệu Sm3/ngày
trong giai đoạn I. Ở giai đoạn II, sau khi lắp đặt thêm giàn nén, lượng khí đồng hành
được nâng lên 5 triệu Sm3/ngày cung cấp cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố. Sản lượng
khai thác ước tính của Bạch Hổ đạt khoảng 1,5 đến 2 tỷ m
3
.
Mỏ Đại Hùng
Được phát hiện vào năm 1980, cách đất liền 120 km, dưới mực nước sâu khoảng
100
÷
120m. Dự đoán lượng khí đồng hành có thể khai thác đạt 1 tỷ m
3
, ít hơn lượng khí
khai thác được tại mỏ Bạch Hổ. Mỏ Đại Hùng bắt đầu được khai thác từ năm 1994,
nhưng đến nay lượng khí đồng hành tại mỏ vẫn bị đốt bỏ. Đây là vấn đề cần được quan
tâm để nâng cao giá trị của quá trình khai thác.
Mỏ Rồng
Hiện đang bắt đầu được khai thác, ước tính trữ lượng tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
khoảng 25 tỷ m
3
. Sản lượng khí có thể khai thác tại mỏ Rồng (gồm cả khí khô và khí
đồng hành) khoảng 5 tỷ Sm
3
.
Mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ
Mỏ Lan Tây được phát hiện vào năm 1993 và mỏ Lan Đỏ được phát hiện vào
tháng 12 năm 1998 thuộc bể trầm tích Nam Côn Sơn ngoài khơi vùng biển phía nam,
trữ lượng ước tính mỏ Lan Đỏ là 12 tỷ m
3

và mỏ Lan Tây là 46 tỷ m
3
.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 15
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Mỏ Tiền Hải – Thái Bình
Bắt đầu được khai thác từ năm 1981 với trữ lượng ban đầu xác định là 1,2 tỷ m
3
,
khai thác chủ yếu cho địa phương với sản lượng cung cấp hàng năm khoảng 1130 triệu
m
3
/năm.
1.6.2 Các dự án khí
Dự án khí thiên nhiên Nam Côn Sơn
Được ví như là cột sống của ngành công nghiệp khí Việt Nam, là một trong những
dự án khí lớn nhất của Việt Nam với chi phí lên đến 1,3 tỷ USD bao gồm 3 dự án được
triển khai trong 2 giai đoạn: giai đoạn đầu tiến hành khai thác với lưu lượng khí 2,7 tỷ
m
3
/năm và trong giai đoạn 2 (2005 ÷ 2010) sẽ đạt 6 tỷ Sm
3
khí/năm.
Dự án khí Tây Nam
Sản lượng khí từ năm 2003 vào khoảng 2,5 tỷ Sm
3
khí/năm, khai thác ổn định 15
÷ 17 năm với trữ lượng xác minh khoảng 45 tỷ m
3
(60 tỷ Sm

3
tiềm năng), với mục tiêu
phát triển đồng bằng sông Cửu Long, đến năm 2010 vùng này sản suất được 1200 ÷
1300 MW.
Hiện nay bên cạnh các dự án đang khai thác khí, PetroVietnam còn đang xúc tiến
dự án phê duyệt đường ống Phú Mỹ - TP Hồ Chí Minh với công suất 2 tỷ Sm
3
khí/năm,
vốn đầu tư 70 triệu USD sẽ vận chuyển một phần khí từ bể Cửu Long và Nam Côn Sơn
về cung cấp cho nhà máy điện Hiệp Phước, Thủ Đức và các khu công nghiệp dọc tuyến
ống.
Nhu cầu sử dụng khí ở Việt Nam
Những năm gần đây, mạng lưới điện phát triển khá rộng rãi ở các tỉnh và vùng
nông thôn, trong khi đó ở thành thị, nhất là phía Bắc, sản lượng điện cung cấp cho sinh
hoạt có dồi dào hơn, đồng thời việc sử dụng than cám đóng bánh ở dạng tổ ong đã phát
triển rộng rãi, nên nhu cầu về dầu hoả để thắp sáng và đun nấu tăng không đáng kể. Từ
năm 1993 ở thành phố Hồ Chí Minh, Elf-Gas SaiGon, SaiGon Petro và Petrolimex đã
bắt đầu đưa LPG ra thị trường cho dân sử dụng làm chất đốt tạo ra một nhu cầu mới về
LPG, góp phần giảm đáng kể nhu cầu về dầu hoả đun nấu, vừa thuận tiện cho người sử
dụng, vừa giải quyết cơ bản nhu cầu chất đốt cho dân cư đô thị theo hướng giải quyết
của các đô thị hiện đại, hạn chế nạn phá rừng và làm trong sạch môi trường.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 16
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Chương 2: Công nghệ chế biến khí
2.1. Sơ đồ chung của quá trình chế biến khí
Hình 2.1: Sơ đồ chung của quá trình chế biến khí
Khí từ mỏ sau khi được vận chuyển vào bờ sẽ qua khâu phân tách, đầu tiên là qua
thiết bị phân tách sơ bộ để tách các phần lỏng có trong khí khai thác (các phân đoạn
Hydrocacbon lỏng C
5

+
và nước tự do). Các bước xử lý tiếp theo phụ thuộc vào phương
tiện vận chuyển và loại sản phẩm khí. Nhìn chung cần phải tách triệt để các cấu tử có
hại sau đây ra khỏi sản phẩm khí:
 H
2
S độc và có tác hại ăn mòn.
 CO
2
có tác hại ăn mòn và nhiệt cháy bằng không.
 Hg có tác hại ăn mòn.
 N
2
có nhiệt cháy bằng không, trong buồng đốt sẽ tạo được NO
2
.
 Các Hydrocacbon nặng ngưng tụ trong hệ thống vận chuyển.
 H
2
O là nguyên nhân dẫn đến sự hình thành các Hydrat có thể bịt kín các đường
ống dẫn, gây khó khăn cho vận chuyển khí và sự vận hành của bơm.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 17
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
2.1.1 Vận chuyển khí bằng đường ống
Hình 2.2- Sơ đồ quá trình chế biến khí để vận chuyển bằng đường ống.
Vận chuyển bằng đường ống thì khí được vận chuyển dưới áp suất cao.
 P = 70 bar đối với đường ống đi ngầm dưới đất.
 P từ 100 ÷ 200 bar đối với những đường ống đi ngầm dưới biển.
Khi trong thành phần của khí có chứa nhiều thành phần của đoạn lỏng (dung dịch
chứa H

2
O hoặc Hydrocacbon lỏng) thì phải tiến hành tách lỏng ra.
Phân đoạn Condensate này sau đó thường phải được xử lý tiếp tục để tách các tạp
chất có hại: H
2
S, CO
2
, RSH, Hg, Ag,…
Khí thu được sau khi đã tách lỏng cần phải được tiến hành xử lý lần lượt qua các
giai đoạn sau:
 Nếu khí khai thác là khí chua: phải tiến hành khử acide để loại bỏ khí H
2
S và
giảm CO
2
cũng như các hợp chất khác của lưu huỳnh như RSH và COS. Khí chứa H
2
S
tách ra được đưa sang phân xưởng tách lưu huỳnh hoặc có thể đốt nếu hàm lượng nhỏ.
 Tiếp theo khí cần được sấy khử nước để tránh tạo thành hydrat và giảm nguy cơ
ăn mòn thiết bị.
 Các Hydrocacbon có khả năng ngưng tụ.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 18
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
2.1.2 Vận chuyển khí bằng tàu chở khí
Hình 2.3- Sơ đồ quá trình chế biến khí để vận chuyển bằng tàu chở khí.
Khí sẽ được vận chuyển dạng Lỏng ở áp suất thường với nhiệt độ ở -160
0
C.
Những giai đoạn xử lý đầu giống như trường hợp vận chuyển khí bằng đường ống (như

đã đề cập ở mục trên). Khí sẽ được đưa qua xử lý các giai đoạn đầu (tách Condensat,
khử acide, sấy) tiếp theo là xử lý bổ sung khí hóa lỏng.
Tuy nhiên trong quá trình tách Hg phải triệt để, tránh nguy cơ ăn mòn các thiết bị trao
đổi nhiệt được chế tạo bằng những hợp kim nhẹ trong phân xưởng hóa lỏng khí.
Giai đoạn tách LGN và phân tách LGN thành các phân đoạn riêng lẻ được thực hiện
trong phân xưởng hóa lỏng khí.
2.1.3 Chuyển hóa hóa học
Bằng chuyển hóa hóa học có khả năng chuyển hóa CH
4
thành các sản phẩm lỏng
khác ở điều kiện nhiệt độ thường như: Xăng, Kerozene, Gasoil,… vận chuyển và sử
dụng dễ dàng hơn.
Có 2 hướng:
 Chuyển hóa trực tiếp: (>50%) CH
4
thành xăng hoặc với điều kiện nhiệt độ cao, hoặc
với nhiệt độ thấp hơn nhưng phải có mặt của Oxy và chất xúc tác.
 Chuyển hóa gián tiếp: (<50%) qua giai đoạn trung gian sản xuất khí tổng hợp, từ
đó:
 Tổng hợp thành Hydrocacbon lỏng bằng phản ứng Ficher + Tropsch.
 Hoặc tổng hợp thành MeOH hoặc một hỗn hợp của MeOH và Alcol từ
C1÷C6, hoặc chuyển hóa tiếp tục giai đoạn 2 thành xăng hoặc Ether (MTBE),
là những cấu tử rất tốt để phối liệu cho xăng.
 Hoặc tổng hợp thành NH
3
để đem sản xuất phân Urê.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 19
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
2.2. Các công đoạn chế biến khí
Khí tự nhiên và khí đồng hành khi khai thác ngoài những thành phần chính là

những cấu tử hydrocacbon từ C
1
÷C
10
còn chứa các tạp chất cơ học và các chất phi
hydrocacbon như: N
2
, CO
2
, H
2
S, H
2
O, Do vậy trước khi đưa vào các quá trình tách
phân đoạn khí thì cần phải đưa qua các quá trình xử lý để loại các tạp chất cơ học và
các hợp chất phi hydrocacbon ảnh hưởng xấu đến quá trình chế biến khí.
Nhìn chung quá trình chế biến khí gồm có các công đoạn sau:
 Tách các tạp chất cơ học.
 Tách Condensat.
 Tách nước (sấy khí - khử nước).
 Khử khí axit (loại bỏ H
2
S,CO
2
, )
 Tách N
2
và He.
 Tách Hg.
 Tách các phân đoạn hydrocacbon.

Tuỳ theo công nghệ, tính chất, thành phần của nguyên liệu, và nhu cầu sản phẩm
mà áp dụng các công đoạn trên.
2.2.1. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học
Sự có mặt các hợp chất cơ học trong khí gây ảnh hưởng xấu tới quá trình hoạt
động của các thiết bị, phức tạp trong quá trình vận chuyển, không an toàn trong sử
dụng và ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Do vậy, nguyên liệu vào phải được
tách các hợp chất cơ học ra khỏi khí. Quá trình làm sạch được phân thành hai phương
pháp: Phương pháp làm sạch khô và phương pháp sạch ướt.
Tùy theo tính chất của khí, việc đầu tư, công nghệ mà người ta sử dụng phương
pháp làm sạch khô hay phương pháp làm sạch ướt.
Phương pháp làm sạch khô
Làm sạch khô là phương pháp làm sạch khí dựa vào lực ly tâm, lực trọng trường
hoặc lực hút tĩnh điện.
a. Làm sạch khí bằng lực ly tâm (thiết bị cyclon)
Nguyên tắc tách ở thiết bị này là dựa vào lực ly tâm. Khi dòng khí có chứa bụi
được thổi vào thiết bị Cyclon với tốc độ cao theo phương tiếp tuyến với thành thiết bị
và chuyển động theo đường xoáy xoắn ốc. Khi đó dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt
bụi sẽ bị tách ra khỏi dòng khí và rơi xuống thùng chứa, còn khí sạch theo ống dẫn ở
tâm cyclon đi ra ngoài.
Phương pháp này đơn giản nhưng nó chỉ có hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ cao,
áp suất thấp.
b. Làm sạch khí bằng phương pháp lọc điện
Nguyên tắc làm việc của các loại thiết bị này là dựa trên quá trình ion hoá khí để
phân chia các phân tử khí thành các ion và các điện tử tự do, dưới tác dụng của điện
thế hoặc của các nhân tố khác như: tia phóng xạ, tia Rơnghen, Các ion và các điện tử
tự do sẽ chuyển động về các cực trái dấu. Do trong khí có bụi nên khi chuyển động thì
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 20
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
ion âm làm cho bụi bị nhiễm điện và kéo theo các hạt bụi đến cực dương, tại đây các
bụi bị phóng điện và rơi xuống do lực trọng trường.

Phương pháp này cho hiệu quả cao (90% ÷ 98%), năng lượng tiêu hao ít, có thể
tiến hành ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn hoá học, có thể tự động hoá và cơ
khí hoá hoàn toàn.
Phương pháp làm sạch ướt
Thực tế thiết bị lọc ướt thường sử dụng là loại thiết bị rửa khí kiểu bọt. Thiết bị
này hoạt động theo nguyên tắc hấp thụ bằng dầu. Khí chuyển động từ dưới lên xuyên
qua lớp dầu, các hạt bụi sẽ được lớp dầu giữ lại, dòng khí tiếp tục chuyển động lên trên
và ra ngoài. Với loại thiết bị này thì tốc độ dòng khí nó tác động trực tiếp đến hiệu suất
làm việc của thiết bị. Do vậy, việc chọn vận tốc của dòng là rất quan trọng, tốc độ dòng
khí thích hợp là 1,3 ÷ 3m/s. Hiệu suất tách bụi của thiết bị: tách được 99% hạt bụi có
kích thước lớn hơn 5µm và tách được 75% ÷ 85% hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5µm.
Hình 2.4-Cấu tạo thiết bị lọc kiểu bọt
2.2.2 Tách condensate
Khí được khai thác lên từ mỏ, khí đồng hành thường chứa một lượng lỏng nào
đó. Trong vài trường hợp, nhất là khi khai thác khí ở biển, lỏng này thường được vận
chuyển đồng thời với khí ở trạng thái 2 pha. Cần phải tiến hành tách pha lỏng này ra.
� Để đảm bảo tách triệt để phần lỏng ngưng, tránh tình trạng pha khí thu được
chứa một hàm lượng đáng kể các HC nặng, cần thiết phải tiến hành tách nhiều giai
đoạn theo P giảm dần.
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 21
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
Hình 2.5 - sơ đồ tách condensate hai giai đoạn và ba giai đoạn
2.2.3 Quá trình Dehydrat hóa
Mục đích:
Trong dòng khí có chứa các phân tử nước, khi gặp điều kiện nhiệt độ, áp suất
thích hợp nó sẽ tạo thành các tinh thể hydrat, gây bịt kín các đường ống dẫn và ảnh
hưởng xấu đến quá trình làm việc của thiết bị vận chuyển, van, đường ống. Mặt khác,
trong khí có nước và H
2
S thì trong điều kiện thuận lợi sẽ đẩy mạnh quá trình ăn mòn.

Tách nước ra khỏi dòng khí nhằm làm cho dòng khí có nhiệt độ điểm sương thấp hơn
nhiệt độ tối thiểu mà ở đó dòng khí được vận chuyển và xử lý.
Quá trình hình thành hydrat xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn
hợp khí lớn hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat. Như vậy, để làm giảm khả năng tạo
thành hyđrat thì phải thêm vào chất ức chế hoặc làm giảm hàm lượng nước trong khí,
khi đó áp suất riêng phần của hơi nước trong khí sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất của
hydrat, nên sẽ làm ngưng quá trình tạo thành hydrat. Quá trình dehyđrat hoá gồm có
bốn phương pháp như sau:
 Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế.
 Phương pháp hấp thụ.
 Phương pháp hấp phụ.
 Phương pháp thẩm thấu.
 Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế
Về nguyên tắc người ta bơm các chất ức chế vào để ngăn cản quá trình tạo thành
hydrat. Bản chất của phương pháp này là đưa chất ức chế vào dòng khí ẩm, nó sẽ hoà
tan trong nước tự do, làm giảm áp suất riêng phần của nước trong dầu và làm giảm
nhiệt độ hình thành hydrat. Chất ức chế thường sử dụng Glycol hoặc Metanol. Glycol
thường dùmg là DEG (Dietylen glycol), TEG (trietylen glycol), EG (etylen glycol) với
nồng độ khoảng 60 - 80% khối lượng. Sự lựa chọn glycol nào phụ thuộc nhiều yếu tố:
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 22
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch Glycol.
 Độ nhớt dung dịch Glycol.
 Độ hạ nhiệt độ điểm sương đối với nồng độ Glycol đã cho.
 Thành phần khí.
 Khả năng hòa tan của các loại Glycol trong các Hdrocacbon.
 Glycol được dùng phải bền nhiệt, dễ tái sinh.
Hình 2.6-Sơ đồ tách nước làm lạnh ngưng tụ với Glycol.
Cấu tạo:
1. Thiết bị trao đổi nhiệt khí khí.

2. Thiết bị làm lạnh khí.
3. Bình tách ba pha.
4. Bình tách nhanh.
5. Trao đổi nhiệt giữa Glycol tái sinh và Glycol giàu nước.
6. Thiết bị lọc.
7. Bồn chứa.
8. Reboiler.
9. Bơm.
 Phương pháp hấp thụ
Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ chế biến khí. Về
nguyên tắc, phương pháp này dựa vào sự khác biệt về áp suất riêng phần của hơi nước
trong khí và trong dung môi hấp thụ, khí tiếp xúc ngược dòng với dung môi hấp thụ
trên các đĩa van hoặc đệm. Chất hấp thụ thường dùng là: DEG (dietylen glycol), TEG
(trietylen glycol), EG (etylen glycol). Mỗi chất hấp thụ thì có những ưu điểm riêng của
từng loại, nói chung chúng có khả năng hút ẩm tốt, khá bền với sự có mặt của các khí
axit, không đông đặc ở nhiệt độ thường khi dung dịch có nồng độ cao. Nhưng nhược
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 23
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư cao, khó tái sinh, cho nhiệt độ điểm sương
của khí cao, có khả năng ăn mòn kim loại, điều này ít mang lại hiệu quả cho quá trình
sử dụng công nghệ này.
 Phương pháp hấp phụ
Phương pháp này được sử dụng khi yêu cầu khí sản phẩm có độ sạch cao. Quá
trình này được tiến hành khi người sử dụng một pha rắn có bề mặt riêng lớn, để giữ lại
một cách chọn lọc trên bề mặt nó các cấu tử cần tách. Do vậy, các chất hấp phụ thường
được đặc trưng bởi cấu trúc xốp với các mao quản rất nhỏ để tạo ra bề mặt riêng lớn.
Các chất hấp phụ thường sử dụng là: Nhôm hoạt tính, silicagel, đất sét, zeolit.
Những ưu nhược điểm của phương pháp:
 Ưu điểm: Cho hiệu suất làm sạch rất cao, có thể làm giảm hàm lượng nước
xuống còn 0,01 ppm và tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương thấp, đồng thời zeolit có

thể làm việc ở nhiệt độ cao.
 Nhược điểm: Giá thành tương đối cao do đó chỉ áp dụng khi yêu cầu nhiệt độ
điểm sương thấp.
 Phương pháp thẩm thấu
Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào sự thẩm thấu của khí qua màng thẩm
thấu. Dưới tác dụng của áp suất thì màng thẩm thấu sẽ cho các phân tử có kích thước
nhỏ hơn kích thuớc của màng qua còn các cấu tử có kích thước lớn như nước sẽ bị giữ
lại. Như vậy, áp suất càng cao thì quá trình thẩm thấu càng nhanh. Phương pháp này
chỉ áp dụng khi độ tinh khiết của khí không cao.
Hình 2-7: Thiết bị thẩm thấu
Hệ số thẩm thấu Φ
I
đối với màng lọc được xác định qua công thức sau:
e
PAP
ii
i
∆∗∗
=Φ
Trong đó
P
i
: lưu lượng thẩm thấu của cấu tử i mol/s, m
3
/s, Cm
3
/s.
e : chiều dày màng lọc.
A : diện tích bề mặt màng lọc (m
2

,Cm
2
).
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 24
Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: Th.S Lê Thị Như Ý
∆P
i
: độ chênh lệch áp suất riêng phần của cấu tử i ở mặt trên và mặt dưới
màng lọc (Pa, CmHg).
Qua các phương pháp đã nêu trên, ta thấy phương pháp hấp phụ cho hiệu suất
khử nước là cao nhất, đem lại hiệu quả kinh tế cao và dễ tự động hoá. Do đó, trong đồ
án này do yêu cầu tách nước trong khí cao nên ta chọn phương pháp hấp phụ để
dehydrat hoá khí.
2.2.4 Quá trình khử acide
Mục đích của quá trình
 Hạn chế sự ăn mòn thiết bị, bình chứa,
 Đảm bảo tiêu chuẩn về sản phẩm thương mại.
 Đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường .
 Tách H
2
S làm nguyên liệu cho sản xuất lưu huỳnh, acide H
2
SO
4
,
Các phương pháp xử lý khí acide
Khi chọn các phương pháp làm sạch khí cần phải chú ý đánh giá thành phần của
nguyên liệu gồm cả những tạp chất mà trong khí thành phẩm yêu cầu phải loại bỏ. Để
loại bỏ khí acide khỏi khí tự nhiên và khí đồng hành có thể sử dụng các phương pháp:
 Phương pháp hấp thụ.

 Phương pháp hấp phụ.
 Phương pháp thẩm thấu.
 Phương pháp chưng ở nhiệt độ thấp.
a. Phương pháp hấp thụ
Để làm sạch khí tự nhiên và khí đồng hành khỏi H
2
S, CO
2
và các hợp chất chứa
lưu huỳnh và oxy không mong muốn, người ta sử dụng chủ yếu quá trình hấp thụ. Tùy
thuộc vào đặc điểm tương tác của các hợp chất này với dung môi-chất hấp thụ mà có
thể chia dung môi hấp thụ thành dung môi hấp thụ vật lý và dung môi hấp thụ hoá học.
 Hấp thụ bằng các dung môi hấp thụ hoá học:

Phương pháp này thực hiện dựa trên phản ứng hóa học của khí acide với dung môi
hóa học.
Dung môi sử dụng trong quá trình này là những dung dịch nước alkanolamine:
monoethanol amine (MEA), diethanol amine (DEA), methyl diethanol amine (MDEA),
diglycol amine (DGA), di-isopropanol amine (DIPA), Các loại amine này có ái lực
SVTH: Nguyễn Quang Hòe – 05H5 25