THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LÀM KHÔ KHÍ TRÊN GIÀN HẢI THẠCH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LÀM KHÔ
KHÍ TRÊN GIÀN HẢI THẠCH

Trình độ đào tạo

: Đại học chính quy

Ngành

: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành

: Công nghệ hóa dầu

Giảng viên hướng dẫn

: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
ThS. Nguyễn Văn Toàn

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Tuấn Anh

MSSV : 12030043

Lớp : DH12HD

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
`


TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HÓA HỌC & CNTP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-----o0o-----

-----o0o-----

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Anh

MSSV: 12030043.

Ngày, tháng, năm sinh: 04/08/1994.

Nơi sinh: Tiền Giang.

Ngành: Công nghệ kĩ thuật Hóa học.
I. TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế quy trình công nghệ làm khô khí trên giàn Hải Thạch.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tìm hiểu, so sánh các phương pháp khử nước trong khí: phương pháp hấp thụ,
phương pháp hấp thụ.

-

Thiết kế quy trình công nghệ khử nước phù hợp với giàn Hải Thạch và tính toán
thiết bị chính.

-

Mô phỏng lại quy trình công nghệ trên phần mềm Hysys và so sánh các thông số
kỹ thuật.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:

03/03/2015.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

20/06/2015.

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Phó giáo sư, tiến sĩ Nguyễn Văn Thông.
Thạc sĩ Nguyễn Văn Toàn.
Bà Rịa – Vũng Tàu, Ngày 20 tháng 6 năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên khoa Hóa học và Công
nghệ thực phẩm Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện để tôi
thực hiện đồ án này .
Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Văn Thông và ThS. Nguyễn
Văn Toàn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đồ án.
Cảm ơn chú Đinh Văn Khoan đã hỗ trợ về tài liệu và giúp đỡ tôi.
Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và đóng góp ý kiến cho tôi để giúp tôi hoàn
thiện đồ án.
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 07 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tuấn Anh


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

MỤC LỤC

MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ iv
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. v
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 2
1.1. Tổng quan về nguồn khí cần làm khô .............................................................. 2
1.1.1. Khái quát về mỏ Hải Thạch và công nghệ xử lý trên giàn ........................ 2
1.1.2. Đặc điểm kỹ thuật của nguồn khí .............................................................. 3
1.2. Sự hình thành hydrat ........................................................................................ 5
1.2.1. Định nghĩa.................................................................................................. 5
1.2.2. Nguyên nhân tạo hydrat ............................................................................. 5
1.2.3. Cấu trúc hydrat .......................................................................................... 6
1.2.4. Tác hại của việc tạo thành hydrat .............................................................. 7
1.3. Giới thiệu về các phương pháp làm khô khí .................................................... 7
1.3.1. Phương pháp hấp thụ ................................................................................. 8
1.3.2. Phương pháp hấp phụ .............................................................................. 10
1.3.3. Đánh giá và lựa chọn phương pháp làm khô khí ..................................... 12
1.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ...................................................... 14
1.4.1. Định nghĩa................................................................................................ 14
1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ ........................................... 16
1.5. Các công nghệ làm khô khí điển hình ............................................................ 22
1.5.1. Công nghệ làm khô khí của hãng SIIRTEC NIGI 2004 .......................... 22
1.5.2. Công nghệ làm khô khí của hãng SIIRTEC NIGI 2006 .......................... 23
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

i

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

1.5.3. Công nghệ làm khô khí của hãng CAMERON ....................................... 24
1.5.4. Công nghệ làm khô khí của hãng SHELL ............................................... 25
1.6. Tổng quan về phần mềm Hysys ..................................................................... 26
1.6.1. Giới thiệu về Hysys ................................................................................. 26
1.6.2. Ứng dụng của Hysys ................................................................................ 37
Chương 2 THIẾT KẾ ............................................................................................. 38
2.1. Yêu cầu thiết kế .............................................................................................. 39
2.2. Lựa chọn thiết bị, thiết kế quy trình công kệ ................................................. 39
2.3. Quy trình công nghệ ....................................................................................... 45
2.3.1. Điều kiện làm việc ................................................................................... 45
2.3.2. Quy trình làm việc của hệ thống làm khô khí bằng TEG ........................ 46
Chương 3 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ ............................................................. 46
3.1. Thiết bị chính ................................................................................................. 48
3.2. Thiết bị giải hấp thụ ....................................................................................... 55
Chương 4 MÔ PHỎNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ........................................ 56
4.1. Cơ sở dữ liệu mô phỏng ................................................................................. 48
4.2. Mô phỏng quy trình công nghệ làm khô khí .................................................. 60
4.3. Khảo sát kết quả mô phỏng .......................................................................... 648
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 66
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 70

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

ii

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MEG

Monoethylene Glycol

DEG

Diethylene Glycol

TEG

Triethylene Glycol

TREG

Tetraethylene Glycol

mmHg

Milimet thủy ngân

ppmV

Part Per Million Volume

MMSCFD

Million Standard Cubic Feet Per Day

LPG

Liquefied Petroleum Gas

CNG

Compressor Natural Gas

LNG

Liquefied Natural Gas

Sm3

Mét khối khí tiêu chuẩn

POC

Petroleum Operation Company

PR

Peng-Robinson

GS

Grayson Streed

ZJ

Zudkevitch-Joffee

CS

Chao Seader

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

iii

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần nguồn khí mỏ Hải Thạch .......................................................4

Bang 1.2. Thông số kỹ thuật nguồn khí .....................................................................4
Bảng 1.3. Các đặc tính hóa lý của MEG, DEG, TEG, TREG ...................................8
Bảng 1.4. Các đặc tính của chất hấp phụ ...................................................................11
Bảng 1.5. So sánh hai phương pháp hấp thụ và hấp phụ ...........................................13
Bảng 1.6. Danh sách các hệ phương trình nhiệt động ...............................................33
Bảng 1.7. Các thuật toán logic trong Hysys ..............................................................37
Bảng 2.1. Các thông số vật lý của thép carbon và thép không gỉ ..............................45
Bảng 2.2. Các điều kiện công nghệ của quá trình khử nước .....................................46
Bảng 3.1. Thành phần nguồn khí mỏ Hải Thạch .......................................................47
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật nguồn khí .....................................................................48
Bảng 3.3. Tính tỷ trọng của dòng khí ........................................................................50
Bảng 3.4. Quan hệ giữa đường kính và khoảng cách giữa các đĩa chóp ...................52
Bảng 3.5. Xác định chiều dày thân tháp thông quá chiều cao và áp suất ..................53
Bảng 3.6. Tóm tắt các kích thước của tháp hấp thụ...................................................54
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của dòng Feed TEG .....................................................60
Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật của tháp Contactor.......................................................60
Bảng 4.3. Thông số kỹ thuật của tháp giải hấp thụ ...................................................61
Bảng 4.4. So sánh giữa dòng Wet Gas và Dry Gas ...................................................63
Bảng 4.5. So sánh về số liệu của dòng Feed TEG, Rich TEG và Lean TEG ............64
Bảng 4.6. So sánh giữa nhiệt độ tạo hydrat lý thuyết và mô phỏng ..........................64
Bảng 4.7. Khảo sát lưu lượng TEG và nhiệt độ tạo hydrat sau hấp thụ ....................64

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

iv

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Vị trí của mỏ Hải Thạch ............................................................................2
Hình 1.2. Sơ đồ xử lý trên giàn Hải Thạch ................................................................3
Hình 1.3. Cấu trúc của hydrat ....................................................................................6
Hình 1.4. Quy trình công nghệ của phương pháp hấp thụ ........................................9
Hình 1.5. Sơ đồ quy trình công nghệ của phương pháp hấp phụ ..............................12
Hình 1.6. Giản đồ pha ................................................................................................16
Hình 1.7. Phương trình truyền chất và phương trình đường nồng độ làm việc.........20
Hình 1.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên quá trình hấp thụ .........................21
Hình 1.9. Sơ đồ quy trình công nghệ của hãng SIIRTEC NIGI 2004 ......................22
Hình 1.10. Sơ đồ quy trình công nghệ của hãng SIIRTEC NIGI 2006 .....................23
Hình 1.11. Sơ đồ quy trình công nghệ của hãng CAMERON ..................................24
Hình 1.12. Sơ đồ quy trình công nghệ của hãng SHELL ..........................................25
Hình 1.13. Mối quan hệ giữa các môi trường trong Hysys .......................................28
Hình 1.14. Ý nghĩa các biểu tượng trên Object Palette .............................................29
Hình 1.15. Giao diện Simulation Basis Manager ......................................................30
Hình 1.16. Cách truy nhập tạo cấu tử ........................................................................30
Hình 1.17. Giao diện Component List .......................................................................31
Hình 1.18. Giao diện thiết lập các cấu tử giả.............................................................31
Hình 1.19. Giao diện thiết lập tên và đặc điểm của cấu tử giả ..................................32
Hình 1.20. Giao diện hệ nhiệt động ...........................................................................34
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

v

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Hình 1.21. Giao diện chọn gói nhiệt động .................................................................35
Hình 1.22. Giao diện dòng vật chất ...........................................................................36
Hình 1.23. Giao diện dòng năng lượng .....................................................................36
Hình 1.24. Giao diện chọn thiết bị .............................................................................40
Hình 2.1. Thiết bị tách sương dạng lưới ...................................................................41
Hình 2.2. Đĩa lỗ..........................................................................................................42
Hình 2.3. Đĩa van .......................................................................................................43
Hình 2.4. Đĩa chóp .....................................................................................................44
Hình 4.1. Khai báo các cấu tử và phần mol các cấu tử..............................................58
Hình 4.2. Khai báo các thong số kỹ thuật của dòng khí ............................................59
Hình 4.3. Sự chênh lệch áp suất qua van ...................................................................59
Hình 4.4. Sự chênh lệch áp suất qua thiết bị trao đổi nhiệt .......................................60
Hình 4.5. So sánh giữa dòng TEG trước và sau giải hấp ..........................................61
Hình 4.6. So sánh giữa dòng Wet Gas và Dry Gas....................................................61
Hình 4.7. So sánh giữa dòng Feed TEG và Rich TEG ..............................................62
Hình 4.8. Xác định nhiệt độ tạo hydrat dòng Wet Gas ..............................................63
Hình 4.9. Nhiệt độ tạo hydrat của dòng Dry Gas ......................................................64

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

vi

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

MỞ ĐẦU
Khí tự nhiên và khí đồng hành khi được khai thác từ các giếng thường bão hòa
hơi nước, chính lượng hơi nước này sẽ làm tăng hàm ẩm trong khí, cùng với nhiệt độ và
áp suất sẽ quyết định khả năng hình thành các khối hydrat và sự ăn mòn đường ống,
thiết bị và van [5],[10],[18]. Do đó trước khi được vận chuyển vào bờ dòng khí sẽ được
khử nước. Để loại bỏ hàm ẩm của khí ta có nhiều phương pháp như dùng chất ức chế,
làm lạnh, phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ,…[5],[23].
Theo các bài báo khoa học gần đây, phương pháp hấp thụ được sử dụng rộng rãi
và phổ biến, nhờ các ưu điểm của nó như thiết kế đơn giản, hiệu suất khử nước tốt, chi
phí đầu tư và vận hành thấp [6], [8], [9]. Do đó, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế quy trình
công nghệ làm khô khí trên giàn Hải Thạch” được thực hiện nhầm góp phần xây dựng
cơ sở lý thuyết và quy trình công nghệ để khử nước đặt trên giàn với giới hạn về khối
lượng và khoảng không phù hợp nhất với giàn Hải Thạch [1], [2].
Mục tiêu của đề tài là thu thập cơ sở lý thuyết của quá trình hấp thụ sau đó thiết
kế một quy trình công nghệ khử nước nhưng quy trình này sẽ tối giản nhất về kích thước
và khối lượng mà vẫn bảo đảm khả năng khử nước với hiệu suất cao và sau cùng là mô
phỏng và đánh giá lại hiệu suất khử nước.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm có:
- Thu thập cơ sở lý thuyết và thông số kỹ thuật của nguồn khí cần làm khô.
- Thu thập, phân tích cở sở lý thuyết về các phương pháp làm khô khí.
- Nghiên cứu, đánh giá các hệ thống làm khô khí đang được sử dụng.
- Thiết kế, tính toán hệ thống làm khô khí.
- Mô phỏng lại quá trình khử nước trên Hysys.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

1

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về nguồn khí cần làm khô
1.1.1. Khái quát về mỏ Hải Thạch và công nghệ xử lý trên giàn
Mỏ Hải Thạch là mỏ khí-condensate nằm trong dự án Biển Đông 1 của Biển
Đông POC thuộc lô 05.2 tại bể Nam Côn Sơn, có vị trí cách bờ khoảng 340 km về phía
Nam. Khí được khai thác ở mỏ sẽ được dẫn chung vào đường ống Nam Côn Sơn đưa về
trạm tiếp nhận và phân phối khí Dinh Cố [1].

Hình 1.1. Vị trí của mỏ Hải Thạch
Mỏ Hải Thạch có thời gian khai thác 25 năm với công suất 8.5 triệu m3 khí và 25
ngàn thùng condensate mỗi ngày [3], mỗi năm cung cấp khoảng hai tỷ m3 khí năm, góp
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

2

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

5% GDP cho đất nước, ngoài ra còn bảo đảm an ninh năng lượng cho Việt Nam trong
thời gian tới. Bên cạnh, ta phải xét đến khối lượng khổng lồ của giàn: Giàn đầu giếnh
Hải Thạch có khối lượng gần 10 000 tấn và giàn xử lý có khối lượng gần 21 000 tấn.
Fuel Gas
Acid Gas Treatment
End Flash

Gas Well

Reception

Acid Gas

Dehydration

Liquefaction

Removal

Natural Gas

Fractionanation

Condensate
Stabilisation

LPG C4 and C3
Condensate C5+

Hình 1.2. Sơ đồ xử lý trên giàn Hải Thạch [3]
Hình 1.2 thể hiện các công đoạn xử lý khí trên giàn Hải Thạch, khí được khai
thác từ dưới giếng sẽ được dẫn đến trạm tiếp nhận, tại đây hệ thống tách condensate-khí
sẽ làm nhiệm vụ phân tách nguồn đầu vào ra thành dòng khí và dòng condensate, dòng
condensate sau đó sẽ qua hệ thống ổn định condensate cho phù hợp các đặc tính hóa lý
cũng như kỹ thuật và đưa vào bồn chứa, còn dòng khí sau đó sẽ đi qua hệ thống làm
ngọt khí, loại bỏ các khí chua như CO2, H2S,… tiếp theo dòng khí sẽ được dẫn qua hệ
thông làm khô khí để loại bỏ lượng hơi nước bão hòa còn lẫn trong khí. Và sẽ được dẫn
vào bờ và chuẩn bị cho các công đoạn chế biến như khí CNG, LNG, LPG và nguồn khí
này cũng đã đáp ứng các yêu cầu cho khí nguyên liệu [6].
1.1.2. Đặc điểm kỹ thuật của nguồn khí
Bên cạnh biết được các công đoạn của quy trình công nghệ xử lý khí trên giàn,
ta cũng cần phải biết các thông số kỹ thuật cũng như thành phần nguồn khí để phục vụ
cho việc thiết kế tháp hấp thụ làm khô khí [3]. Thông số kỹ thuật của nguồn khí khai
thác.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

3

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Bảng 1.1. Thành phần nguồn khí mỏ Hải Thạch [1], [2]
STT

Thành phần khí

% Mole

1

Metane

0.8855

2

Etane

0.0545

3

Propane

0.0294

4

i-butane

0.0068

5

n-butane

0.0088

6

i-pentane

0.0032

7

n-pentane

0.0021

8

n-pentane

0.0025

9

C7+

0.0020

10

H2 O

0.0020

11

N2

0.0032

Các thông số kỹ thuật của nguồn khí sẽ quyết định các thông số công nghệ của
các thiết bị trong hệ thống, nên dòng khí trước khi đưa vào hệ thống sẽ được đo các
thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng. Các thông số được thể hiện trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật nguồn khí [3]
Nhiệt độ (oC)

38

Áp suất (kPa)

6200

Lưu lượng (MMSCFD)

378.5

Tỷ trọng (kg/m3)

32.08

Đây là dòng khí được tách từ mỏ khí-condensate (khí ngưng tụ) nên thành phẩn
chủ yếu là khí metan (0.8855 %mole), bên cạnh đó cũng có dãy đồng đẳng của
hydrocarbon từ propane cho đến decane nhưng chiếm hàm lượng thấp. Đồng thời cũng
có chứa một lượng hơi nước bão hòa và khí acid. Vì dòng khí đã qua hệ thống quy trình
làm ngọt khí trước đó, nên ta xem xét hàm lượng các khí chua vào tháp hấp thụ là không
có. Nên ta kết luận khí vào tháp hấp thụ là khí khô, ngọt (hàm lượng khí chua vì H2S <
1% thể tích, CO2 < 2% thể tích) [18], nguồn khí là khí gầy (chứa ít các hydrocarbon
nặng) [18], nhưng lượng nước trong khí ở mức cao do đó khả năng hình thành hydrat là
rất cao. Vì vậy, nơi đến tiếp theo của dòng khí sẽ là hệ thống làm khô khí.
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

4

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

1.2. Sự hình thành hydrat
1.2.1. Định nghĩa
Hydrat có tên khoa học là Natural Hydrate hoặc Gas Hydrate, đó là chất ở dạng
rắn hình thành từ khí thiên nhiên và nước ở điều kiện áp suất cao (trên 30 atm) và nhiệt
độ thấp (dưới 0oC). Hydrat có các phân tử cấu trúc chủ yếu là mạng tinh thể kết tinh từ
các phân tử nước, bên trong chứa các phân tử khí. Các ô tạo thành mạng tinh thể chặt
khít, cấu trúc của hydrat giống như cấu trúc của băng nhưng khác là các phân tử khí nằm
trong các ô tinh thể và giữa chúng không có liên kết nào. Nhìn bên ngoài hydrat giống
như băng và dùng que diêm đốt thì hydrat cháy [18].

Tính chất vật lý của hydrat:
- Hydrat giống như tuyết được ép lại với nhau.
- Màu của hydrat có thể thay đổi từ trắng đến xám phụ thuộc vào thành phần
tập chất có trong thành phần.
- Hydrat có khối lượng riêng là 0.8-0.24 g/cm3.
- Tinh thể hydrat có độ bền cơ học, tính đàn hồi cao và độ thẩm thấu nhỏ.
Thực nghiệm cho thấy: để phá hủy hoàn toàn một mol hydrat metan cần 14.5
Kcal; với các đồng đẳng của metane từ C2+ trờ lên thì nhiệt lượng cần cung cấp cũng
tăng lên theo khối lượng phân tử và đạt tới 32 Kcal.
1.2.2. Nguyên nhân
Ba điều kiện để sự hình thành hydrat diễn ra [5]:
- Nước tự do, nước ngưng tụ hay hàm ẩm trong dòng khí, tùy thuộc vào
hàm ẩm khác nhau sẽ ãnh hưởng đến nhiệt độ và áp suất tạo thành hydrat.
- Áp suất cao, đối với dòng khí có hàm lượng nước càng lớn thì nhiệt độ tạo
thành hydrat càng cao và ngược lại.
- Nhiệt độ thấp, với dòng khí ở một nhiệt độ xác định, áp suất tạo tinh thể
hydrat tăng khi hàm lượng nước tăng và ngược lại.
Dựa vào các nguyên nhân trên ta sẽ có các giải pháp để tránh tạo thành hydrat:
- Loại bỏ lượng hơi nước bão hòa lẫn trong khí, vì nước là một yếu tố quan
trọng trong việc hình thành hydrat.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

5

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

- Hạn chế việc tăng áp suất trong quá trình vận chuyển, điều này không khả
khi vì khi vận chuyển từ giàn vào bờ bắt buộc phải tuân theo thông số áp suất, áp suất
đa phần phải cao để dễ dàng vận chuyển.
- Nhiệt độ phải cao, vậy đòi hỏi phải gia nhiệt cho đường ống hay tăng nhiệt
độ dòng khí, điều này không khả thi và gây nguy hiểm cho quá trình vận hành của công
nhân.
Do đó xét về mặt kinh tế và khả thi của quy trình thì phương án loại bỏ lượng hơi
nước bão hòa là phù hợp và thuận lợi hơn cả.
1.2.3. Cấu trúc hydrat

Hình 1.3. Cấu trúc của hydrat [9]
Về cấu trúc các tinh thể hydrat có hai loại ô mạng cơ sở như hình 1.2 [9]
Các chấm tròn chỉ các phân tử nước, các đoạn thẳng chỉ liên kết hydro. Bằng
phương pháp nhiễu xạ Rơnghen đã cho thấy cấu trúc tinh thể hydrat có dạng 12 mặt,
mỗi mặt là hình 5 cạnh. Cấu trúc này có thể biến đổi thành dạng 14 mặt và 16 mặt.
- Dạng cấu trúc 1 có hằng số mạng là 12 A, chứa 46 phân tử nước sắp xếp
hình thành 8 lỗ trống trong đó có 2 lỗ trống dạng 12 mặt, 6 lỗ trống còn lại dạng 14 mặt.
Ở dạng này thì các phân tử khí metane có thể chui vào.
- Dạng cấu trúc 2 có 16 mặt, có hằng số mạng là 17 A. Ô mạng cơ sở chứa
136 phân tử nước, với cấu trúc chứa 16 lỗ trống nhỏ dạng 12 mặt và 8 lỗ trống lớn dạng
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

6

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

12 mặt. Ở dạng cấu trúc này có thể bẫy được các phân tử lớn như propane, n-butane,
izo-butane.
Một số hydrat điển hình: CH4.5,9H2O; C2H6.8,2H2O; C3H8.17H2O; izoC4H10.17H2O,…
1.2.4. Tác hại của việc tạo thành hydrat
Tắc nghẽn: ở điều kiện phù hợp (nhiệt độ, áp suất) sự hình thành hydrat diễn ra
sẽ tạo ra các nút cản trở sự vận chuyển khí trên đường ống, làm hẹp khoảng không di
chuyển. Một khối hydrat đã hình thành thì rất khó khăn cho việc khắc phục sự cố vì các
khối hydrat rất cứng. Giải pháp tốt nhất hiện nay để loại bỏ khối hydrat chính là hệ thống
phóng thoi thông minh [23].
Nổ: việc tạo thành các nút sẽ làm tăng áp suất trong ống, dẫn đến nổ ống dẫn khí.
Các vụ nổ ống dẫn dầu-khí là các vấn đề nghiêm trọng, không những gây thiệt hại lớn
về tài chính: thất thoát nguồn nguyên liệu, gián đoạn việc cung cấp nguyên liệu cho các
khu công nghiệp. Bên cạnh, ảnh hưởng nghiệm trọng đến môi trường biển, gây chết
hàng loạt các động vật biển và bỏ ra hàng tỷ đô-la để khắc phục sự cố [23].
Do đó, phòng thì lúc nào cũng dễ dàng hơn là khắc phục hậu quả và để giảm thiểu
cũng như tránh các tác hại trên, tốt nhất ta nên tuyệt đối không để việc hình thành hydrat.
1.3. Giới thiệu về các phương pháp làm khô khí
Nước tồn tại trong khí chủ yếu dưới dạng hơi bão hòa. Mục đích của việc loại bỏ
nước trong khí tự nhiên là để làm giảm sự hư hại ống do ăn mòn và tránh tắc nghẽn
đường ống do việc tạo thành hydrat. Trong một vài trường hợp, quá trình khử nước
nhằm mục đích đáp ứng thông số kỹ thuật được quy định sẵn cho các quá trình sau xử
lý hoặc thu hồi các sản phẩm lẫn trong nước.
Quá trình khử nước có thể được tiến hành bằng nhiều phương pháp tiêu biểu đó
là: phương pháp hấp thụ và phương pháp hấp phụ. Bên cạnh nếu chúng ta không dùng
hệ thống làm khô khí, ta còn có thể sử dụng các chất ức chế họ amine: DEA, TEA,… để
làm giảm sự hình thành hydrat trên đường ống, nhưng cần một hệ thống phụ trợ để tách
chất ức chế ra khỏi dòng khí [7], [10], [13].

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

7

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

1.3.1. Phương pháp hấp thụ
Sự khử nước bằng phương pháp hấp thụ được diễn ra khi có sự tiếp xúc giữa khí
ẩm và dung môi, những dung môi này phải có ái lực hóa học cao với nước và được biết
đến như các chất làm khô dạng lỏng. Các chất làm khô hấp thụ nước và trở nên ẩm hơn
vì chứa nước. Và sau đó các chất làm khô sẽ được giải hấp bằng phương pháp gia nhiệt
để hoàn nguyên lại chất làm khô ban đầu và quay trở quy trình lại tiếp tục quá trình hấp
thụ.
Dung môi hấp thụ phải có các đặc tính sau: [5]
- Có ái lực cao với nước và có ái lực thấp với các hydrocarbon
- Độ nhớt thấp để thuận lợi cho việc bơm và sự tiếp xúc dễ dàng giữa dung
môi và khí.
- Khả năng bền nhiệt tốt để chắc rằng quá trình phân hủy dung môi hấp thụ
không diễn ra ở nhiệt độ cao, đồng thời hiệu quả thu hồi dung môi cao.
- Thế điện cực ăn mòn thấp.
- Có độ bay hơi thấp tại nhiệt độ hấp thụ: giảm mất mát dung môi.
- Rẻ tiền và dễ dàng tái sử dụng.
- Không độc hại với con người, môi trường.
Các chất làm khô dạng lỏng được dung phổ biến trong quá trình hấp thụ đó là

glycol: monoethylene glycol (MEG), diethylene glycol (DEG), triethylene glycol (TEG)
và tetraethylene glycol (TREG) [6]. Bảng 1.3. thể hiện các thông số quan trọng của
những dung môi trên:
Bảng 1.3. Các đặc tính hóa lý của MEG, DEG, TEG, TREG [7]
Glycol

MEG

DEG

TEG

TREG

C2H6O2

C4H10O4

C6H14O4

C8H18O5

Khối lượng nguyên tử, g/mol

62

106

150

194

Nhiệt độ sôi (760 mmHg), oC

197

245

288

329

Nhiệt độ đông đặc, oC

-13.4

-9.0

-4.3

-4.0

Tỷ trọng, g/cc (ở 20oC)

1.115

1.118

1.125

1.124

Độ nhớ động học, cP

16.9

35.7

49.0

58.3

Nhiệt độ phân hủy, oC

240

162

206

226

Công thức phân tử

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

8

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Bên cạnh glycol còn có các đặc tính nổi bật sau [5], [10]:
- Ethylene glycol được sử dụng khi trong khí có chứa hàm lượng nước biển
cao, tính tan của NaCl trong MEG là 20wt % còn các glycol khác chỉ khoảng 5wt%, khả
năng bay hơi cao gây mất mát, thất thoát dung môi, khả năng loại nước thấp nhất.
- Diethylene glycol được sử dụng khi lượng hơi nước bão hòa đạt đến một
yêu cầu và kết hợp thêm dùng chất ức chế trên đường ống và đôi khi DEG được dùng
trong thời tiết hơi lạnh vì nó có độ nhớt thấp.
- Triethylene glycol là chất hấp thụ được dung phổ biến nhất trong quá trình
khử nước, nó được dung phổ biến bới các lý do sau: tiến hành giải hấp đến nồng độ cao
mà không bị phân hủy, ít bay hơi, loại nước tốt, triệt để mà không cần có hệ thống phụ.
- Tetraethylene glycol được sử dụng khi nhiệt độ làm việc của tháp hấp thụ
trên 500C, giá thành đắt và độ nhớt cao dẫn đến sự tiếp xúc không tốt giữa dòng khí và
dung môi cũng như tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc bơm, một hạn chế nửa là TREG
tiêu tốn nhiều năng lượng để hoàn nguyên.
Dựa vào các yếu tố kinh tế, năng lượng, chi phí lắp đặt vận hành, thì TEG tỏ ra
hiệu quả nhất, vì TEG rẻ, dễ hoàn nguyên ở nhiệt độ trung bình, khử nước hiệu quả, ít
thất thoát trong quá trình vận hành.

Hình 1.4. Quy trình công nghệ của phương pháp hấp thụ [6]

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

9

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Dòng khí ẩm sẽ đi vào ở đáy tháp Absorber, đồng thời dòng glycol sẽ đi vào ở
đỉnh tháp hai dòng chảy ngược chiều nhau làm tăng quá trình truyền khối. Sau đó, khí
khô sẽ ra khỏi tháp ở đỉnh còn dòng glycol ẩm sẽ được dẫn qua thiết bị giảm áp và tách
các hydrocarbon bị lẫn vào glycol tiếp theo dòng glycol ẩm sẽ vào thiết bị giải hấp thụ,
dựa trên tác động của nhiệt độ hơi nước trong glycol sẽ bay hơi và ta thu được dòng
glycol nồng độ cao ban đầu, dòng glycol này sẽ được dẫn trở lại tháp Absorber để quá
trình khử nước được diễn ra một cách liên tục.
- Thiết kế quy trình hệ thống đơn giản.
- Thiết bị đơn giản, gọn ít tốn khoảng không.
- Dễ dàng tự động hóa.
Tuy vậy nhưng vẫn loại bỏ tốt hàm lượng hơi nước bão hòa theo yêu cầu.
1.3.2. Phương pháp hấp phụ
Quá trình hấp phụ là quá trình mà các chất làm khô rắn được sử dụng để loại
nước hoặc hơi nước trong khí. Có hai loại hấp phụ: hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý.
Hấp phụ hóa học được định nghĩa dựa vào các phản ứng hóa học đó là các liên kết bề
mặt như liên kết ion, liên kết cộng hóa trị,…các liên kết này bền vững nên khó khăn cho
việc hoàn nguyên chất hấp phụ, do đó hấp thụ vật lý được ứng dụng cao hơn. Hấp phụ
vật lý dựa vào các liên kết vật lý như: lực Vandervan, lực liên kết hydro,…[15]
Chất hấp phụ có những đặc tính sau:
- Tỷ lệ bề mặt và thể tích cao.
- Rẻ và dễ dàng tái sinh.
- Độ chọn lọc cao.
- Có độ bền cơ học cao, không bị bể, vỡ vụn.
- Không độc hại với con người và môi trường, chịu được ăn mòn.

- Các chất phổ biến được dung trong quá trình hấp phụ là: Silica gel (SiO2),
aluminum dioxide (Al2O3) và các chất rây phân tử (Zeolite 4A),…

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

10

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Bảng 1.4: Các đặc tính của chất hấp phụ [10]
Property

Silica gel

Activated alumina

Zeolite 4A

Hình dạng

Hình cầu

Hình cầu

Dạng viên

Tỷ trọng, kg/m3

720-780

750-850

720-780

Nhiệt độ tái sinh, oC

250-280

160-220

200-315

Diện tích bề mặt, m2/g

650-830

210-360

600-800

Thể tích xốp, cm2/g

0.36-0.43

0.2-0.4

0.28

Kích thước hạt, mm

2-5

3,5,6

1.6,3.2,6

10-20

5-10

0.1

Độ ấm tối thiểu của hạt

- Silica gel: có ái lực với nước cao và được dùng phổ biến khi nồng độ nước
trong khí rất là cao (>1 mol %), dòng khí sau xử lý có thể đạt đến điểm sương là -51oC
và lượng nước trong khí xuống còn 0.034 g/m3. Silica gel có khả năng chống chịu axit
mạnh nên đặc biệt hiệu quả khi dòng khí có nồng độ khí axit cao [7].
- Alumina là một chất hình thành trong tự nhiên, là hợp chất phân cực, lôi
cuốn một cách mạnh mẽ khí axit và nước. Alumina thì thích hợp sự loại nước với mức
độ vừa của nước. Alumina có độ bền cơ học cao nhất, cao hơn silica gel và hợp chất rây
phân tử. Dòng khí sau xử lý có thể đạt đến điểm sương là -68oC [6], [7].
- Hợp chất rây phân tử: rất phổ biến cho quá trình khử nước, dòng khí sau
xử lý điểm sương có thể đạt đến -184oC và hàm lượng ẩm trong khí chỉ còn 0.0001 g/m3.
Nhưng nhiệt độ tái sinh của các hợp chất rây phân tử lại cao từ 200-315oC và giá thành

cũng đắt hơn so với silica gel và alumina [6].
Cả ba loại chất hấp phụ trên đều được ứng dụng trong đời sống thực tế nhưng với
quy mô khác nhau. Silicagel được ứng dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm, các quy
trình với quy mô nhỏ và trung bình. Còn Zeolite được xem như là phát minh vượt bậc
bởi các lợi thế nổi bật của nó với diện tích bề mặt cao, độ chọn lọc rất cao. Alumina
được sử dụng nhiều trong nghiên cứu, diện tích bề mặt cao nhưng không bằng zeolite
có điều là giá thành thì selicagel và alumina rẻ hơn. Do đó, tùy thuộc vào mục đích khử
nước, mục đích sử dụng cũng như quy mô của hệ thống mà ta sẽ chọn chất hấp phụ cho
phù hợp nhất.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

11

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Hình 1.5 Sơ đồ quy trình công nghệ của phương pháp hấp phụ [8]
Quy trình công nghệ gồm hai tháp đặt song song với nhau. Một tháp làm nhiệm
vụ hấp phụ trong khi tháp còn lại làm nhiệm vụ giải hấp phụ, cứ như thế luân phiên với
nhau.
Giai đoạn hấp phụ nước: Khí ẩm sẽ qua thiết bị tách sơ bộ trước khi vào tháp hấp
phụ. Trong tháp hấp phụ là các lớp đệm chứa chất hấp phụ, dòng khí đi qua các lớp đệm
và nước sẽ được giữ lại, khí khô sẽ ra đáy tháp và được dẫn cho mục đích tiếp theo, một
phần khí khô này sẽ được trích là để làm nguyên liệu cho lò đốt.
Giai đoạn giải hấp phụ: Lò đốt sẽ dung khí khô để đốt, gia nhiệt hơi nước quá

nhiệt lên 300oC và được đưa vào dưới đáy tháp hấp phụ, dòng hơi nước quá nhiệt sẽ lôi
kéo và làm bay hơi các phân tử nước bị hút bởi chất hấp phụ, dòng hỗn hợp khi ra ở
đỉnh tháp sẽ được làm mát để nước ngưng tụ lại.
- Quy trình công nghệ này có khả năng khử nước rất cao.
- Nhưng cần đến hai tháp, chiếm diện tích lớn và chi phí xây dựng cao.
- Bên cạnh cũng cần nhiều thiết bị phụ trợ: thiết bị làm mát, lò đốt,…
- Khi muốn thay thế chất hấp phụ thì phải dừng hệ thống.
1.3.3. Đánh giá và lựa chọn phương pháp làm khô khí
Có nhiều yếu tố cần chú ý đến khi so sánh hai phương pháp hấp thụ và hấp phụ
được sử dụng để làm khô khí. Trong đồ án này, ta xem xét và lựa chọn phương pháp
dựa trên ưu điểm và nhược điểm cũng như lợi ích về kinh tế và tiết kiệm khoảng không.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

12

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Bảng 1.5. So sánh hai phương pháp hấp thụ và hấp phụ
Hấp thụ

Hấp phụ

+ Khi sử phương pháp hấp

+ Khi sử dụng phương pháp

thụ thì điểm sượng đạt được là - hấp phụ thì điểm sương có hạ đến
25oC, hơi nước bão hòa còn tồn dưới -50oC, lượng nước còn lại trong
khí ít hơn 0.038 g/m3. [4]

tại là 0.2 g/m3. [4],[8]
+ Chi phí lấp đặt thấp,cùng
Lý thuyết

+ Chi phí xây dựng và lắp đặt

một hệ thống thì hệ thống hấp thụ tốn kém nhiều hơn phương pháp hấp
sẽ rẻ hơn 50% nếu lưu lượng khí thụ.
vào là 10 MMSCFD và rẻ hơn

+ Ít bị ảnh hưởng khi có sự thay

33% nếu lưu lượng khí vào là 50 đổi nhỏ về áp suất dòng khí đầu vào,
MMSCFD. [5]
nhiệt độ và lưu lượng.
+ Bị ảnh hưởng khi thay đổi
về lưu lượng, áp suất.
+ Chi phí vừa để thay thế

+ Hệ thông hấp phụ cần nhiều

chất khử nước, thời hạn sử dụng khoảng không và nặng hơn khi so
của chất hấp thụ nhiều hơn chất sánh với hệ thống hấp thụ.
hấp phụ.

Quá trình

+ Hệ thông hấp phụ đến hai

+ Các chất glycol thì rẻ hơn tháp và nhiều thiết bị phụ trợ. [7]
so với silica gel, alumina, hợp
chất rây phân tử.

+Chất hấp phụ có giá thành cao
và thời gian sử dụng không lâu. Mỗi

+ TEG hoàn nguyên dễ lần thay chất hấp thụ là phải dừng hệ
dàng đến nồng độ 99%. [8]

thống.

Từ các dẫn chứng trên thì, khử nước bằng phương pháp hấp thụ thì chi phí rẻ hơn
kích thước nhỏ hơn và có nhiều lợi ích về chi phí cũng như vận hành hơn khử nước bằng
phương pháp hấp phụ.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

13

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

1.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp thụ
1.4.1. Định nghĩa
Hấp thụ là quá trình hút khí hoặc hơi bằng chất lỏng, trong đó vật chất di chuyển
từ pha khí vào pha lỏng, khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng để hút gọi là dung
môi (hay chất hấp thụ).
Trong công nghiệp quá trình hấp thụ dùng để:
- Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí.
- Làm sách khí.
- Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt.
Trong trường hợp một và ba, bắt buộc bắt buộc phải tiến hành quá trình giả hấp
để thu hồi các cấu tử và dung môi. Còn trong trường hợp hai, thì quá trình này không
cần thiết nếu dung môi rẽ tiền, dễ kiếm (nước) chỉ khi nào cần thực hiện thu hồi dung
môi ta mới thực hiện quá trình giải hấp.
Đặc điểm của quá trình hấp thụ:
- Là quá trình truyền khối từ pha khí sang pha lỏng.
- Áp suất hơi riêng phần của pha khí lớn hơn pha lỏng.
- Đây là quá trình tương tác vật lý giữa hơi nước trong pha khí và dung môi.
Quá trình hấp thụ có thể được hiểu một cách đơn giản như sau:
Khi hai pha tiếp xúc với nhau, các cấu tử trong hai pha sẽ có sự chuyển đổi cho
nhau tùy thuộc vào vận tốc vật chất đi pha này đến pha kia mà nồng độ cấu tử trong hai
pha sẽ khác nhau, nhưng đến một lúc nào đó thì cân bằng sẽ được hình thành, nghĩa là
vận tốc chiều thuận và chiều nghịch bằng nhau.
Gọi φx, φy lần lượt là pha lỏng và pha khí; x, y là nồng độ của nước trong pha
lỏng và pha khí; vt, vn là vận tốc của pha khí vào pha lỏng và của lỏng vào khí.
Ban đầu nồng độ của nước trong pha lỏng bằng 0 (x=0), còn nồng độ nước trong
pha khí lớn hơn 0 (y>0).
Quá trình chuyền khối xảy ra khi vận tốc của pha khí vào pha lỏng lớn hơn vận
tốc của pha lỏng vào pha khí (vt>vn), khi đó y giảm dần, x tăng dần.

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

14

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Quá trình cân bằng động y=ycb, x=xcb tại trạng thái cân bằng pha, quá trình di
chuyển vật chất giữa hai pha là bằng nhau vt=vn..
Tại mỗi điều kiện xác định sẽ tồn tại một mối quan hệ cân bằng giữa nồng độ các
cấu tử trong hai pha và được biểu diễn bằng đường cân bằng.Khi cân bằng thì sự khuyết
tán tổng cộng của hai pha bằng 0. Khi chưa cân bằng sẽ xảy ra quá trình khuyết tán của
các cấu tử của hai pha để đưa về trạng thái cân bằng. Giới hạn của quá trình truyền khối
là khi hệ đạt trạng thái cân bằng.
Chiều khuyết tán cấu tử sẽ tuân theo quy luật:
- Nếu y- Nếu y >ycb, vật chất truyền từ pha φy vào pha φx
Chất phân bố sẽ đi vào pha có nồng độ làm việc thấp hơn nồng độ cân bằng.
Sự tồn tại của một pha hay sự cân bằng pha trong hệ thống chỉ có thể thực hiện
được ở những điều kiện xác định. Nếu ta thay đổi những điều kiện đó thì cân bằng đó
sẽ bị phá hủy, nghĩa là thay đổi số pha trong hệ.
Quy tắc pha (Gibbs) cho phép biết được đối với một hệ nhất định có thể thay đổi
bao nhiêu yếu tố mà cân bằng pha của hệ không bị phá hủy.
Nếu gọi:
- C: Số bậc tự do
- H: Số pha của hệ

- K: Số cấu tử độc lập của hệ
- N: Số yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến cân bằng của hệ.
Khi đó quy tắc pha có thể biểu thị bằng phương trình chung:
C= K – H + N

Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

15

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường ĐHBRVT

Hình 1.6. Giản đồ pha
Ta sẽ xét thêm các định luật liên quan đến quá trình cân bằng pha để hiểu thêm
về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ.
1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ
Độ hòa tan của khí trong lỏng phụ thuộc rất nhiều yếu tố: bản chất dung môi và
khí, áp suất trên mặt chất lỏng, nhiệt độ, nồng độ các tạp chất. Ở đây ta chỉ xét ba yếu
tố quan trọng nhất là: Nhiệt độ, áp suất và thành phần các cấu tử.
Độ hòa tan của khí trong lỏng là lượng khí hòa tan trong một đơn vị chất lỏng,
được biểu thị bằng kg/kg, kg/m3, g/l,...
Độ hòa tan của khí trong lỏng phụ thuộc vào tính chất của khí và của chất lỏng,
phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, áp suất riêng phần của khí trong hỗn hợp
a) Ảnh hưởng của áp suất đến độ hòa tan của khí trong lỏng
Sự ảnh hưởng của áp suất đến độ hòa tan phụ thuộc vào định luật Henry
Định luật Henry: Nếu ở áp suất thấp và độ hòa tan tương đối nhỏ thì độ hòa tan

của khí trong lỏng tại nhiệt độ nào đó tỷ lệ với áp suất riêng phần của khí trong dung
dịch [17].
𝑃𝑖 = 𝐾. 𝑁𝑖
Thành phần cân bằng của các pha trong hệ khí dung dịch, chất lỏng hòa tan khí
đối với các khí lý tưởng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn được xác định theo định luật
Henry.
Ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

16

Khoa hóa học và Công nghệ thực phẩm