Đồ áns kĩ sư chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ nhiệt độ thấp bách khoa hà nội

Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

MỤC LỤC
Phần1.Tổng Quan ……………………………………………………………..
I, giới thiệu chung về khí tự nhiên và khí dồng hành………………………
thành phần và các đặc tính của khí tự nhiên và khí đòng hành……….
chế biến sử dụng khí tự nhiên và khí đồng hành trên thế giới…………….
chế biên và sử dụng khí tự nhiên và khí đồng hành ở việt nam…………..
II, các phương pháp chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành……………….
2.1chuẩn bị chế biến khí………………………………………..…………….
2.2 các phương pháp chế biến ..khí………………………………………….
2,2.1 chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ………………………...
2.2.2 chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ …………………………..
2.2.3 chế biến khí bằng phương pháp chưng cất
2.2.4 nhận xét chung về 3 phương pháp…………………………………
III, cơ sở hóa lí của quá trình hấp thụ nhiệt độ thấp……………………….
3.1 khái niệm về quá trình hấp thụ trong chế biến khí…………………………
3.2 quá trình chuyển pha của khí đồng hành , khí thiên nhiên……………….
3.2.1 quá trình chuyển pha của hệ 1 cấu tử …………………………………
3.2.2 giản đồ pha hệ nhiều cấu tử ……………………………………………
3.2.3 hằng số cân bằng pha …………………………………………………
3.3 sơ đồ nguyên lí công nghệ chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ………
3.4 , các thông số công nghệ của quá trình chế biến khí bằng phương pháp hấp
thụ nhiệt độ thấp
3.4.1 quá trình hấp thụ……………………………………………………
3.4.2 quá trình nhả hấp thụ……………………………………………………
3.5 các sơ đồ công nghệ hấp thụ nhiệt độ thấp hiện đại…………………………
3.5.1 sơ đồ công nghệ HNT tại nhà máy chế biến khí thành phố cotrein –cân
nađa…………………………………………………………………………..

3.5.2 sơ đồ công nghệ thiết bị HNT của nhà máy chế biến khí dùng để tách
etan và các hydrocacbon nặng từ khí tự nhiên ở thành phố Elvin (Mỹ)
………………………………………………………………………………
3.5.3 sơ đồ HNT của nhà máy chế biến khí dùng để tách propan và
hydrocacbon nặng từ khi đồng hành ở thành phố Nhiznevartovsk (CHLB Nga)
…
3.6 , phân tích lựa chọn sơ đồ công nghệ ……………………………………
3.6.1 sơ đồ công nghệ HNT ……………………………………………….
3.6.2 các thiết bị có trong sơ đồ công nghệ……………………………….
a, tháp hấp thụ …………………………………………………….
b , thiết bị tách ba pha …………………………………………….
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 1

6
6
6
8
9
10
10
12
12
13
13
15
15
15
16

16
17
19
19
21
21
23
24
24
26
28
30
30
30
32
32
34


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

C, thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm………………………………… 36
d , bơm, máy nén……………………………………………………… 37
PhầnII.Tính toán quá trình……………………………………………………
1, cân bằng vật chất ………………………………………………………….
1 cân bằng vật chất cho toàn bộ phân xưởng ………………………………
a, thành phần nguyên liệu………………………………………………………
b, thành phần chất hấp thụ………………………………………………………

c, cân bằng vật chất tại thiết bị tách 3 pha trước khi vào tháp hấp thụ số 1 …
C, cân bằng vật chất tại thiết bị hấp thụ số 1 (tháp tách C1…………………
d, cân bằng vật chất tại thiết bị hấp thụ số 2 (tháp tách C2)…………………..
e, cân bằng vật chất tại thiết bị nhả hấp thụ……………………………………
2, cân bằng nhiệt lượng………………………………………………………
3,tính đường kính, chiều cao thiết bị chính ( tháp hấp thụ )……………
PhầnIII. Mô Phỏng Quá Trình………………………………………………
1, xấy dựng cơ sở
môphỏng………………………………………………………………………..
2, xây dựng chu tình
tính…………………………………………………………………………….
3, kết quả mô phỏng……………………………………………………………
1, cân bằng chung của quá
trình…………………………………………………………………………….
2, cân bằng chung tại thiết bị tách số 5- V100………………………………….
3, cân bằng chung tại tháp hấp thụ số 1 …………………………………………
4, cân bằng chung tại tháp hấp thụ số 2 …………………………………………
5, cân bằng chung tại tháp nhả hấp thụ …………………………………………
6, cân bằng nhiệt lượng tại các thiết bị trao đổi nhiệt …………………………
7, cân bằng nhiệt lượng tại các máy .nén………………………………………
8, cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị hấp thụ số 1………………………………
9, cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị hấp thụ số 2………………………………
10,cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị nhả hấp thụ ……………………………..
Tổng kết ……………………………………………………………………….
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………..

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 2

40
40
40
40
41
44
45
47
48
49
51
55
56
57
57
57
58
59
60
61
62
62
62
62
63
64
66


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

LỜI MỞ ĐẦU
Khí dồng hành và khí tự nhiên là nguồn chính cung cấp các nhiên liệu quan trọng
cho công nghiệp hóa học và hóa dầu, ví dụ etan, ở mĩ từ etan đã chế biến 40%
etylen phục vụ cho sản xuất nhự tổng hợp, oxit etylen, chất hoạt động bề mặt, hiều
sản phẩm và bán sản phẩm hóa học khác. ở mỹ do sủ dụng etylen với hiệu quả cao
và cuối những năm 60 của thế kỉ trước nên sản xuất etan đã tăng 24: 31%. ở mỹ và
canada, để vận chuyển etan người ta đã xây dựng những hệ thống đường ống dẫn
khổng lồ . ở các nước tây âu, sau khi tìm ra các mỏ khí tự nhiên lớn đã tăng cường
sự quan tâm đến các nhiên liệu nhiệt phân nhẹ, bởi vì sử dụng etan trong công
nghiệp hóa học và hóa dầu hiệu quả và có được sự cân bằng giữa sản xuất và nhu
cầu etylen. Măt khác butadien và các sản phẩm phụ khác của quá trình nhiệt phân
benzin cũng là nguyên liệu rất cần thiết

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 3


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Trong những năm gần đây, ở nhiều nước có xu hướng tăng công suất các nhà máy
chế biến khí , tại các nhà máy chế biến khí mới xây dựng, người ta đã lắp đặt các
thiết bị mới thực hiện đồng thời một vài quá trình công nghệ chế biến khí. ở mỹ và
cânđa đã có dây chuyền công nghệ với công suất 4 tỷ m 3/năm. Nhờ đó giảm vốn
đầu tư, giảm nhân công phục vụ và tăng độ tin cậy của các nguyên công trong nhà

máy chế biên khí
Phương pháp hấp thụ tách khí tự nhiên và khí đồng hành dựa trên cơ sở hai quá
trình chuyển khối cơ bản : hấp thụ và nhả hấp thụ. Bản chất vật lí của quá trình lầ
sự cân bằng giữa dòng khí và lỏng do sự khuyeechs tán chất từ pha này sang pha
khác . khi đạt cân bằng bền động lực , sự khuếch tán được xác định bằng hiệu số áp
suất riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí lớn hơn trong pha lỏng thì xảy ra
quá trình hấp thụ và ngược lại, nếu áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra ở trong
pha khí nhỏ hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình nhả hấp thụ .đối với các tính
toán thực tế, động lực của quá trình hấp thụ được biêu thị chính xác hơn không chỉ
qua áp suất riêng phần mà còn qua nồng đọ của các cấu tử tương ứng
Tại các nhà máy chế biên khí, quá trình hấp thụ và nhả hấp thụ được thực hiện
trong các tháp hấp thụ và các tháp chưng luyện có cấu tạo kiểu tháp đĩa hoặc tháp
đệm, chát hấp thụ được dùng ở đây là các phân đoạn benzin, kerosen hoặc hỗn hợp
của chúng.

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 4


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Phần 1 . TỔNG QUAN
I, giới thiệu chung về khí tự nhiên và khí dồng hành
1.1 thành phần và các đặc tính của khí tự nhiên và khí đòng hành
những cấu tử cơ bản của khí tự nhiên và khí dồng hành là : metan, etan, propan,
butan (nomal và iso) . khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ khí , còn khí đồng
hành được khai thác từ các mỏ dầu đồng thời với quá trình khai thác dầu mỏ. trong

khí tự nhiên thành phần chủ yếu là metan ( chiếm 98% theo thể tích). Các mỏ khí
tự nhiên là các túi khí nằm sâu dưới 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 ngaoif cấu tử chính là metan còn có etan,
propan, butan và các hydrocacbon nặng với hàm lượng đáng kể . thành phần những
cấu tử cơ bản trong khí thay đổi trong một phạm vi khá rộng tùy theo mỏ dầu khai
thác . ngoài ra trong thành phần khí tự nhiên và khí dồng hành còn có H 2O, H2S
cùng các tạp chất chứa lưu huỳnh, CO2 ,N2 và heli.
Người ta còn phân loại khí theo hàm lượng hydrocacbon từ propan trở lên. Khí
giàu propan, butan và các hydrocacbon nặng ( trên 150g/m 3) được gọi là khí béo
hoặc khí dầu. từ khí này nguuwoif ta chế được xăng khí , khí hóa lỏng (LPG) và
các hydrocacbon cho công nghệ hữu cơ, nguyên liệu cho sản xuất phân đạm, sản
xuất etylen, axetylen, etanol…..
Trữ lượng khí có thể phát hiện ước tính vào khoản 1.300 tỷ m 3 khí. Trữu lượng này
phân bố trên toàn lãnh thổ nhưng chủ yếu là các bể nam côn sơn, sông hồng,
malay- cổ chu. Trong các bảng I.1, I.2, I.3 dưới đây cho thành phần khí tự nhiên và
khí đồng hành khai thác được ở một số mỏ của việt nam

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 5


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Bảng I.1 thành phần khí ở bể cửu long (% theo thể tích)

Metan C1

Etan C2
Propan C3
Butan C4
Condensat
C5+
N2
CO2
H2S

Bạch hổ
( lô 09)
76.82
11.87
5.98
1.04
0.32
0.50
1.00
-

Rồng(lô 09)
84.77
7.22
3.46
1.70
1.30
-

Rạng đông
(lô 09)

77.62
10.04
5,94
2.83
0.97
0.33
0.42
-

76.54
6.89
8.25
0.78
0.50
-

Ruby
(lô 01)
78.02
10.67
6.70
1.74
0.48
0.60
0.07
-

Bảng 1.2 thành phần khí ở bể nam côn sơn ( % theo thể tích)

Metan C1

Etan C2
Propan C3
Butan C4
Condensat
C5+
N2
CO2
H2S

Đại
hùng
(051a)
77.2
5
9.49
3.38
1.34
0.48
4.50
-

Lan tây
(06-1)

Lan đỏ
(06-1)

Rồng đôi
(11-2)

Hải thạch Mộc tinh
(05-2)
(05-3)

88.50
4.3
2.4
0.6
1.4
0.3
1.9
0.6

93.9
2.3
0.5
0.1
0.2
1.6
1.2
Chưa đo

81.4q
5.25
3.06
1.47
0.55
0.03
5.64
0.00

81.00
5.20
2.8
1.50
4.70
0.11
4.40
-

89.44
3.80
1.48
0.71
0.54
0.15
3.88
-

Bảng 1.3 thành phần khí ở bể malay – thổ chu (% thể tích)
Metan C1
Etan C2
Propan C3
Butan C4
Condensat C5+

PM3
77.91
6.86
4.09

1.98
0.42

Nguyễn Văn Sáng 20123466

uhocal
89.65
2.74
0.40
0.17
0.05
Page 6

Lô tây nam
89.42
4.26
2.38
1.12
0.32


Đồ Án Kĩ Sư CH5026
N2
CO2
H2S

0.80
7.86
-

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành
2.14
4.38
-

0.34
1.88
24ppm

Hàm lương CO2 ở bể sông hồng cao 75 : 85%, hàm lượng H 2S, CO2 rất nhỏ trong
khí đồng hành mỏ bạch hổ, rồng, đại hùng… là rất thuận lợi cho chế biến và sử
dụng, an toàn thiết bị và không gây ô nhiễm môi trường.
1,2 . chế biến sử dụng khí tự nhiên và khí đồng hành trên thế giới
Khí tự nhiên và khí đồng hành được khai thác từ lòng đất là hỗn hợp các
hydrocacbon của dãy metan, số lượng và hàm lượng các cấu tử thay đổi trong
những khoảng rộng
Metan là thành phần chinhd trong tự nhiên, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu
cho lò nung và nồi hơi, etan, propan, butan và hydrocacbon nặng đùng chủ yếu cho
công nghiệp tổng hợp hữu cơ, vì vậy CHLB Nga và các nước công nghiệp phát
triển, việc sử dụng hợp lí các hdrocacbon có ý nghĩa rất to lớn
Khí dồng hành và khí tự nhiên là nguồn chính cung cấp các nhiên liệu quan trọng
cho công nghiệp hóa học và hóa dầu, ví dụ etan, ở mĩ từ etan đã chế biến 40%
etylen phục vụ cho sản xuất nhự tổng hợp, oxit etylen, chất hoạt động bề mặt, hiều
sản phẩm và bán sản phẩm hóa học khác. ở mỹ do sủ dụng etylen với hiệu quả cao
và cuối những năm 60 của thế kỉ trước nên sản xuất etan đã tăng 24: 31%. ở mỹ và
canada, để vận chuyển etan người ta đã xây dựng những hệ thống đường ống dẫn
khổng lồ . ở các nước tây âu, sau khi tìm ra các mỏ khí tự nhiên lớn đã tăng cường
sự quan tâm đến các nhiên liệu nhiệt phân nhẹ, bởi vì sử dụng etan trong công
nghiệp hóa học và hóa dầu hiệu quả và có được sự cân bằng giữa sản xuất và nhu
cầu etylen. Măt khác butadien và các sản phẩm phụ khác của quá trình nhiệt phân

benzin cũng là nguyên liệu rất cần thiết
Việc sử dụng etan cho phép giảm đầu tư vào sản xuất etylen, rút ngắn thời hạn xây
dưng các dây chuyền công nghệ hóa học và hóa dầu khép kín. Bởi vì khi nhiệt phân
etan cho sản suất sản phẩm phụ tối thiểu
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 7


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Thực tế nhiều nước trên thế giới đã cho thấy rằng, với trữ luwowngjdaauf và khí tự
nhiên lớn , có thể tổ chưc sản xuất ở quy mô lớn có lợi nhuận cao các sản phẩm
etan, khí hóa lỏng , các hydrocacbon khác , và nhiên liệu cho động cơ
Trong những năm gần đây, các nước trung đông dự định hoàn thành chương trình
về khai thác , chế biến và vận chuyển khí đồng hành với tổng giá trị lên tới 33 tỷ
USD . người ta cho rằng điều đó cho phé suất khẩu khoảng 46 triệu tấn LPG mỗi
năm
Khí tự nhiên và khí dồng hành không chỉ là nhiên liệu và nguyên liệu để sản xuất
etan, propan, và các hợp chất khác. Khi làm sạch và chế biến khí người ta còn nhận
được một lượng lớn lưu huỳnh, he li và một số sản phẩm vô cơ khác cho nhiều
ngành kinh tế quốc dân. Canada là nước đứng thứ 2 trong số các nước phát triẻn về
sản xuất các hợp chất chúa lưu huỳnh từ công nghiệp chế biến khí tự nhiên, nỹ
đứng đầu về sabr xuất heli, một trong những sản phẩm uan trọng nhất trong công
nghệ nghiên cứu vũ trụ, nghiên cứu khí quyển, kỹ thuật tham lạnh, sắc kí….
Trong những năm gần đây, ở nhiều nước có xu hướng tăng công suất các nhà máy
chế biến khí , tại các nhà máy chế biến khí mới xây dựng, người ta đã lắp đặt các
thiết bị mới thực hiện đồng thời một vài quá trình công nghệ chế biến khí. ở mỹ và

cânđa đã có dây chuyền công nghệ với công suất 4 tỷ m 3/năm. Nhờ đó giảm vốn
đầu tư, giảm nhân công phục vụ và tăng độ tin cậy của các nguyên công trong nhà
máy chế biên skhis
1.3 , chế biên và sử dụng khí tự nhiên và khí đồng hành ở việt nam
việt nam đang khai thác 6 mỏ dầu và 1 mỏ khí, hình thành 4 cụm khai thác dầu khí
quan trong
cụm mỏ thứ nhất nằm ở cùng đồng bằng bắc bộ , gồm nhiều mỏ khí nhỏ, trong đó
có tiền hải trữ lượng khoảng 250 tỷ m3 khí, đã bắt đầu khai thác từ tháng 12 năm
1981 với trên 450 triệu mét khối khí phục vụ công nghiệp địa phương, với các phát
hiwwnj mới trong khu vực này , đây là cơ sở nguyên liêu cho công nghiệp khí ở
các tỉnh phía bắc

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 8


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

cụm mỏ thứ hai thuộc vùng biể cửu long, gồm 4 chuổi mỏ dầu bạch hổ, rạng đông,
ru bi, là cụm quan trọng nhất hiện nay, cung cấp trên 96% sản lượng dầu toàn quốc
cụm mỏ thứ 3 ở vùng biển nam côn sơn gồm mỏ đại hùng đang khai thác và các mỏ
khí đã phát hiện ở khu vực xung quanh là lan tây, lan đỏ, hải thạch, mộc tinh….
Đang chuẩn bị đưa vào khai thác.
Riêng ở mỏ khí lan tây – lan đỏ với trữ lượng xác minh là 58 tỷ m 3khí sẽ cung cấp
ổn định lâu dài ỏ mức 2,7 tỷ m3 khis / năm.
Cụm mỏ thứ 4 tại thềm lục địa tây nam bao gồm Cụm mỏ thứ tư : tại thềm lục địa
Tây Nam bao gồm mỏ Bungakclwa - Cái Nước đang khai thác dầu, mỏ Bunga

Orkid, Bunga Parkma, Bunga Rây tại khu vực thỏa thuận thương mại Việt Nam –
Malaysia là khu khai thác và cung cấp khí lớn thứ hai và sẽ là cơ sở đảm bảo sự
phát triển khu công nghiệp dầu khí ở Cà Mau – Cần Thơ .
Với tiềm năng về khí khá phong phú như vậy, Viêt Nam có nhiều điều kiện phát
triển công nghiệp dầu khí trên toàn lãnh thổ, khia thác và sử dụng hợp lý nguồn tài
nguyên thiên nhiên quý giá này, trong tương lai ngành cồn nghiệp dầu khí sẽ là một
ngành công nghiệp phát triển mạnh, đóng góp đáng kể vào sự phát triển của đất
nước,
II, các phương pháp chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành
2.1, chuẩn bị chế biến khí
Khí tự nhiên và khí đồng hành là những nguyên liệu rất có giá trị để sản xuất nhiên
liệu và nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu . các sản phẩm chính của quá trình chế
biến các khí đó là : xăng khí, khí hóa lỏng và các khí khô, các hydrocacbon :
propan, izobutan, n butan, pen tan. Chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành được
thực hiện ở các nhà máy đặt ngay tại xí nghiệp khai thác
Khí Khí sau khi khai thác ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon parafin còn
chứa các tạp chất như: bụi, hơi nước, khí trơ, CO2, H2S và các hợp chất hữu cơ của
lưu huỳnh. Tước khi đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tại đó

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 9


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

tiến hành loại bỏ các tạp chất kể trên bằng quá trình tách bụi, tách hơi nước và khí
axít

Trên thực tế có rất nhiều phương pháp loại bỏ cỏ học bao gồm
Làm sạch khí bằng phương pháp lắng
Làm sạch khí bằng phương pháp ướt
Làm sạch khí bằng phương pháp lọc
Làm sạch khí bằng phương phám điện trường
Đối với phương pháp lắng dưới tác dụng của trọng lực cho hiệu quả thấp, thiết bị
sử dụng cồng kềnh như lại được áp dụng một cách thông dụng do quá trình đơn
giản
Đối với phương pháp làm ướt thì khí làm nguội bão hào hơi nước nên một số
trường hợp không dùng
Đối với phương pháp lọc dưới tác dụng của lực ly tâm thì thiết bị gọn hơn, song
không thể lọc hoàn hảo được đối vơí hạt nhỏ, phương pháp tốn nhiều năng lượng
Dùng phương pháp điện trường sẽ cho nhiều ưu điểm hơn như:
Độ sạch cao 90-99%
Ăng lượng tiêu hao ít
Trở lực không quá 3-5 mm cột nước
Tiến hành ở nhiệt độ cao, trong môi trường ăn mòn hóa học
Có thể tự động hóa và cơ khí hóa hoàn toàn
Tuy nhiên nó có nhươc điểm là chi phí cao và tiêu hao nhiệt năng lớn
Sự có mặt của nước trong khí có thể tạo hydrat, cản trở quá trình vận hành của các
thiết bị trong quá trình chế biến khí ( như bơm, quạt, máy nén…). Để hạn chế tác
hại của hiện tượng này, khí cần được dehydrat bằng cách sấy khí hoặc trộn thêm
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 10


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

vào khí hoặc trộn thêm vào khí tác nhân ức chế quá trình tạo hydrat. Mục đích của
quá trình sấy khí hay dùng chất ức chế tạo hydrat là tách bớt lượng hơi nước và tạo
ra cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà
tại đó khí được vận chuyển hay chế biến
Các phương pháp để sấy khí bao gồm
Sấy khí bằng phương pháp hấp thụ
Ssays khí bằng phương pháp hấp phụ
Sử dụng chất ức chế quá trình tạo hydrat
Để làm sạch khí khỏi H2S, CO2 và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh ta thường
sử dụng các dung môi hữu cơ sau:
- Làm sạch bằng dung môi Alknol amin
- Làm sạch bằng dung môi vật lý và dung môi tổng hợp
2.2 các phương pháp chế biến khí
2,2.1 chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ
Tiến hành chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ ở nhiệt độ thấp từ -25oC đến 35oC áp suất cao 3,0 – 4,0 Mpa. Đây được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh
tế hơn cả để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành. Khí đồng hành từ xí nghiệp
khai thác dầu được nén bằng máy nén khí sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị
sấy khí để tách ẩm rồi được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm nguôi sau đó khí
được đưa đén thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp, tại đó khí được nén và làm lạnh tới
nhiệt độ âm cần thiết, sau đó hỗn hợp khí được đưa qua bộ phận tách khí, lúc này
một phần hydrocacbon đã ngưng tụ được tách ra
Sau khi được nén và làm lạnh thì hỗn hợp khí được tách ra làm hai phần : Phần
ngưng tụ (gọi là condesat) của bậc nén và làm lạnh. Khí đồng hành được bơm từ
thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan. Tại đó phân đoạn chứa
metan và etan được tách ra. Sau đó benzin là phần ngưng tụ đã tách metan và etan
qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa, từ đó nó được đưa đi chế biến tiếp.
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 11

Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách bezin từ khí đồng hành là phương
pháp rất tốn kém, để thực hiện được cần có thiết bị làm lạnh phức tạp. Tuy nhiên do
sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, mà hiệu quả tách benzin ra khỏi hỗn hợp khí
khá cao, triệt để nên phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp
chế biến khí.
2.2.2 chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ
Ngoài chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ thì người ta còn áp dụng phương
pháp hấp thụ để chế biến khí. Phương pháp này dựa trên cơ sở của 2 quá trình
chuyển khối cơ bản: hấp thụ và nhả hấp thụ. Bản chất vật lý của quá trình là sự cân
bằng giữa dòng khí và dòng lỏng do sự khuếch tán chất từ pha này sang pha khác.
Khi đạt cân bằng bền động lực, sự khuếch tán được xác định bằng hiệu số áp suất
riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí và pha lỏng. Nếu áp suất riêng phần
của cấu tử trong pha khí lớn hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình hấp thụ (hấp
thụ khí bởi chất lỏng). Và ngược lại, nếu áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra
trong pha khí nhỏ hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình nhả hấp thụ (thoát khí ra
khỏi chất lỏng). Đối với các tính toán thực tế, động lực của quá trình hấp thụ được
biểu thị chính xác hơn không chỉ qua áp suất riêng phần mà còn qua nồng độ của
các cấu tử tương ứng. Tại các nhà máy chế biến khí, quá trình hấp thụ và nhả hấp
thụ được thực hiện trong các tháp hấp thụ và tháp nhả hấp thụ (tháp chưng luyện)
có cấu tạo kiểu tháp đĩa hoặc tháp đệm, chất hấp thụ được dùng ở đây là các phân
đoạn benzin, kerosen hoặc hỗn hợp của chúng
2.2.3 chế biến khí bằng phương pháp chưng cất
Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp được thực hiện quá trình tách các cấu từ định trước
hiệu quả hơn sơ đồ hấp thụ nhiệt độ thấp (HNI) và thiết bị chế tạo cũng đơn giản

hơn. Khác nhau về mặt nguyên lý giữa hai sơ đồ CNT và NTT là ở chỗ nguyên liệu
đi vào thiết bị sau khi làm lạnh (không có sự tách sơ bộ mà được đưa thẳng vào
tháp chưng. Tại đó xảy ra sự phân tích riêng biệt khí nguyên liệu thành khí
khô(thoát ra từ đỉnh tháp) và phân đoạn hydrocacbon nặng . Phụ thuộc vào sơ đồ
nguyên lý của quá trình chưng cất nhiệt độ thấp, thiết bị cơ bản của sơ đồ là tháp
chưng được chia thành chưng bốc hơi và tháp ngưng tụ – bốc hơi.
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 12


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Tháp chưng- bốc hơi làm việc như tháp chưng liên tục, dòng khí nguyên liệu đã
được làm lạnh sơ bộ tại thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi nhờ dòng khí đã tách benzin
được đưa vào phần giũa của tháp. Trên đỉnh tháp được làm lạnh bằng chu trình làm
lạnh ngoài, hỗn hợp khí được ngưng hồi lưu trở về đĩa trên cùng của tháp chưng,
khí sản phẩm đã tách benzin được dẫn theo đường 2 sau khi đã truyền lạnh cho khí
nguyên liệu tại thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi

A, sơ đồ tháp chưng – bốc hơi

b, sơ đồ tháp ngưng tụ- bốc hơi

Tháp ngưng tụ bốc hơi khác với tháp chưng- bốc hơi ở chỗ hỗn hợp khí nguyên liệu
được trộn với sản phẩm đỉnh tháp , sau khi làm lạnh nhờ chu trình làm lạnh ngoài
bằn propan được đưa vào đĩa trên cùng của tháp chưng
Trong quá trình làm việc của tháp chưng, việc tăng áp suất sẽ làm giảm không đáng

kể năng lượng cho công đoạn làm lạnh, nhưng năng lượng tiêu hao chung cho toàn
quá trình sẽ giảm đáng kể vì quá trình được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn . chỉ số
hồi lưu tính toán trong khoảng 1,55…..1,78

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 13


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

2.2.4 nhận xét chung về 3 phương pháp
Từ những ưu nhược điểm và phạm vi công dụng của mỗi công nghệ thì phương
pháp chế biến khí bằng NNT đem lại hiệu quả cao , Phương pháp này phù hợp với
điều kiện chế biến khí đồng hành với năng suất công nghệ là 5 triệu m3/ngày, hệ số
tách cấu tử chính là =75% propan .
Việc sử dụng phương pháp hấp thụ cho phép đảm bảo sản xuất một lượng cần thiết
khí hóa lỏng và thiết lập được những điều kiện ổn định để vận chuyển khí theo
đường ống dẫn khí, sơ đồ HNT đảm bảo tách triệt để propan từ khí đồng hành với
mức độ làm lạnh vừa phải: để tách 90-95% propan yêu cầu làm lạnh tới -30 … -38
o
C, còn trên sơ đồ NNT đòi hỏi làm lạnh sâu hơn từ -80đến-85 độ C. ngoài ra trong
các thiết bị HNT quá trình tách các hydrocacbon theo yêu cầu ít phụ thuộc vào sự
phân bó và sự thay đổi thành phần của nguyên liệu khí ở đầu vào, ưu điểm đó có ý
nghĩa quan trọng , bbowir vì theo mức độ chế biến sơ bộ tại mỏ dầu mà thành phần
của khí đồng hành đưa đến nhà máy chế biến khí có thể rất khác nhau, điều đó có
thể dẫn đến khó khăn cho quá trình sản xuất các sản phẩm khí yêu cầu trong đó có
etan trong thiết bị NNT, việc giảm hàm lượng propan và hydrocacbon nặng trong

khí làm giảm sự tách etan ngay cả khi hàm lượng etan trong nguyên liệu đầu không
đổi.
III, cơ sở hóa lí của quá trình hấp thụ nhiệt độ thấp
3.1 khái niệm về quá trình hấp thụ trong chế biến khí
Phương pháp hấp thụ tách khí tự nhiên và khí đồng hành dựa trên cơ sở hai quá
trình chuyển khối cơ bản : hấp thụ và nhả hấp thụ. Bản chất vật lí của quá trình lầ
sự cân bằng giữa dòng khí và lỏng do sự khuyeechs tán chất từ pha này sang pha
khác . khi đạt cân bằng bền động lực , sự khuếch tán được xác định bằng hiệu số áp
suất riêng phần của cấu tử bị tách ra trong pha khí lớn hơn trong pha lỏng thì xảy ra
quá trình hấp thụ và ngược lại, nếu áp suất riêng phần của cấu tử bị tách ra ở trong
pha khí nhỏ hơn trong pha lỏng thì xảy ra quá trình nhả hấp thụ .đối với các tính
toán thực tế, động lực của quá trình hấp thụ được biêu thị chính xác hơn không chỉ
qua áp suất riêng phần mà còn qua nồng đọ của các cấu tử tương ứng
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 14


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Tại các nhà máy chế biên khí, quá trình hấp thụ và nhả hấp thụ được thực hiện
trong các tháp hấp thụ và các tháp chưng luyện có cấu tạo kiểu tháp đĩa hoặc tháp
đệm, chát hấp thụ được dùng ở đây là các phân đoạn benzin, kerosen hoặc hỗn hợp
của chúng.
3.2 quá trình chuyển pha của khí đồng hành , khí thiên nhiên
3.2.1 quá trình chuyển pha của hệ 1 cấu tử
Quá trình chuyền pha đối với hệ khí một cấu tử ta có thể biểu diễn trên trục tọa độ
P-T trong đó trục tung là áp suất và trục hoành là nhiệt độ

Hình 2. Giản đồ pha hệ một cấu tử
Đường HD, HC và FH là các đường cân bằng bao gồm tập hợp các giá trị áp suất,
nhiệt độ, tại đó có cân bằng pha. Điểm H là điểm duy nhất tại nhiệt độ và áp suất
xác định đồng thời tồn tại ba pha nằm cân bằng với nhau. Tại đường cân bằng ở
nhiệt độ và áp suất không đổi hệ có thể chuyển pha bằng cách thêm vào hoặc bớt
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 15


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

năng lượng của hệ. Dọc theo đường FH không tồn tại pha lỏng, và pha rắn thăng
hoa thành hơi. Điểm C là điểm tới hạn ứng với nhiệt độ tới hạn T c và áp suất tới
hạn Pc thì tại đó các tính chất của pha lỏng và pha hơi trở thành đồng nhất. Đối với
đơn chất điểm tới hạn được định nghĩa: là điểm mà phía trên nó pha lỏng không thể
tồn tại như một pha độc lập. Hay nói cách khác phía trên điểm tới hạn khí không
thể bị hóa lỏng bằng cách nén áp suất cao. Đường HC thường gọi là đường áp suất
hơi hay đường cong điểm sương và đường cong điểm bọt của đơn chất. * Xét quá
trình pha đẳng áp của hệ một cấu tử trên hình 3.1 . Từ”m”>”n”hệ ở trạng thái rắn.
Từ “o” đến “b”: hệ ở trạng thái lỏng, tại “b” hệ ở trạng thái lỏng bão hòa. Bất kỳ sự
cung cấp năng lượng nào cũng làm cho lỏng hóa thành hơi ở nhiệt độ và áp suất
không đổi. Tại “d”: hệ ở trạng thái hơi bão hòa, tiếp tục tăng
3.2.2 giản đồ pha hệ nhiều cấu tử
Đối với hệ nhiều cấu tử, vị trí của các đường cong trên giản đồ pha phụ thuộc vào
thành phần của hỗn hợp và các đường bao pha tạo thành không phải là một mặt
phẳng, mà có chiều dày như hình cái lưỡi với thành phần là biến số phản ánh chiều

dày của đường bao pha. Trên hình 3.2a thể hiện giản đồ pha hệ nhiều cấu tử trong
đó trục tung là áp suất và trục hoành là nhiệt độ

Hình 3 . Giản đồ pha hệ nhiều cấu tử

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 16


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Điểm C là điểm tới hạn, tại đó hai pha trở thành một pha. * Điểm M là điểm tương
ứng với áp suất lớn nhất mà tại đó hỗn hợp nhiều cấu tử tồn tại ở trạng thái hai pha.
* Điểm N: là điểm tương ứng với áp suất lớn nhất mà tại đố hỗn hợp nhiều cấu tử
tồn tại ở trạng thái hai pha. Bên trái đường cong điểm bọt hệ tồn tại ở trạng thái
lỏng khi bắt đầu chạm tới đường cong điểm bọt thì hệ khí bắt đầu xuất hiện những
bọt khí. Khi sang đường cong điểm sương thì toàn bộ hỗn hợp khí trở thành hơi từ
đường cong điểm bọt và đường cong điểm sương là miền mà tồn tại cân bằng giữa
hai pha lỏng và hơi. + Đường ABDE: biểu diễn quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt suy
biến điển hình trong các mỏ khí condensate. Điểm A biểu diễn pha lỏng chặt nằm
bên ngoài đường bao pha khi giảm áp suất tới điểm B bắt đầu quá trình ngưng tụ.
Tiếp tục giảm áp suất lượng lỏng hình thành nhiều hơn từ điểm “A” đến “D” nằm
trong miền suy biến được tạo bởi các điểm thay đổi độ dốc của các đường pha. +
Khi tiếp tục giảm áp suất ra khỏi miền suy biến đi từ D tới E thì lượng lỏng giảm
dần cho tới khi đạt điểm sương (E) phía dưới điểm E hệ không tồn tại ở trạng thái
lỏng Điểm tới hạn C của hỗn hợp khí hydrocacbon luôn luôn ở phía bên trái của
điểm M và vị trí mà là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự thay đổi hướng của

các đường lỏng hơi bên trong đường bao pha. Điểm tới hạn C có thể nằm bên phải
điểm N thể hiện như hình dưới đây.

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 17


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Trên hình 4b là giản đồ của hệ bậc hai metan-propan cho thấy ảnh hưởng của thành
phần đến hình dáng vị trí của đường bao pha thì đường cong ngoài cùng là các
đường áp suất hơi của metan - propan bắt đầu từ điểm tới hạn ba đường bao pha
còn lại là của ba hỗn hợp có tỷ lệ thành phần metan - propan khác nhau được gọi là
quỹ tích tới hạn . Như vậy vị trí tới hạn trên mỗi đường bao pha thay đổi theo thành
phần của hỗn hợp các hydrocacbon.
Ngoài ra các tạp chất như phi hydrocacbon như: H2O, CO2, H2S, N2 cũng có
những ảnh hưởng đáng kể đến đường bao pha của hỗn hợp khí trong điều kiện
nhiệt độ cao và áp suất thấp . - H2S, CO2 làm giảm điểm áp suất cực đại tồn tại
lỏng hơi của hỗn hợp khí. - N2: Làm tăng điểm áp suất cực trị, tồn tại lỏng hơi hỗn
hợp khí và giảm khả năng trộn lẫn
3.2.3 hằng số cân bằng pha
Cân bằng pha của hỗn hợp khí không phải là trạng thái tĩnh mà là cân bằng động,
vẫn luôn tồn tại sự chuyển đồng của các phân tử từ pha lỏng sang pha hơi và ngược
lại, tốc độ bay và tốc độ ngưng tụ là bằng nhau. Đại lượng đặc trưng cho sự phân
bố của các cấu tử giữa các pha ở điều kiện cân bằng là hằng số cân bằng pha K
được xác định bằng phương trình : ki= yi/xi
Trong đó :

I : là phần mol của cấu tử i trong pha hơi.
xi : là phần mol của cấu tử i trong pha lỏng.

Để xác định hằng số cân bằng pha của hệ nhiều cấu tử có nhiều cấu tử có các
phương pháp sau. - Phương pháp giải tích: sử dụng các phương trình trạng thái
khác nhau, tính toán hệ số fugat và hoạt độ của cấu tử, để từ đó xác định hằng số
cân bằng pha. - Phương pháp giản đồ: là các giản đồ thể hiện các giá trị của K tại
áp suất và nhiệt độ xác định của từng chất. Phương pháp này có ưu điểm là đơn
giản, dễ xác định, sai số từ 5 – 10%. Phổ biến nhất hiện nay là sử dụng các giản đồ
NGPA và Neyrey.
3.3 sơ đồ nguyên lí công nghệ chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 18


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Trên hình 7.1 đưa ra sơ đồ nguyên lí của quá trình hấp thụ để tách khí propan và cá
hydrocacbon nặng hơn khỏi khí đồng hành và khí tự nhiên
Theo sơ đồ, khí nguyên liệu sau khi làm sạch khỏi giọt lỏng và các tạp chất cơ học ,
được nén, sấy đén điểm sương cần thiết , được đưa vào đĩa cuối cùng của tháp hấp
thụ 1 ( các công đoạn tách, nén, sấy khí không thể hiện trên hình). Chất hấp thụ đã
được tái sinh được tưới lên đĩa trên cùng. Trong thiết bị nàycác cấu tử theo yêu cầu
định trước (C ≥ 3) được tách ra khỏi khí vào, ngoài ra còn có cả một lượng các
hydrocacbon nhẹ (metan và etan)
Khí khô thoát ra từ đỉnh tháp hấp thụ một , còn chất hấp thụ bão hòa hydrocacbon

được thoát ra từ đáy tháp . khí khô đưa di sử dụng, còn chất hấp thụ bảo hòa được
đưa vào tháp hấp thụ bôc hơi 2 (công đoạn tách etan, metan) trong tháp này các
hydrocacbon nhẹ metan và etan được thoát ra khỏi chất hấp thụ bão hòa . để giảm
mất mát propan đi theo hydrocacbon nhẹ từ đỉnh tháp 2 và đảm bảo tách etan triệt
để hơn khỏi chất hấp thụ bảo hòa , người ta tưới chất hấp thụ đã tái sinh vào đĩa
trên cùng của tháp 2 còn đáy tháp thì được gia nhiệt. khí khô được sử dụng làm
nhiên liệu còn chất hấp thụ bão hòa đã tách etan được gia nhiệt trong thiết bị trao
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 19


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

đổi nhiệt 4 và đi vào tháp nhả hấp thụ 3. Từ đỉnh tháp nhả hấp thụ 3 nhận được hỗn
hợp propan và hydrocacbon nặng . phân đoạn các hydrocacbon năng được ngưng tụ
trong thiết bị làm lạnh bằng không khí 7 và đi vào hồi lưu 9 , từ đó một phần
hydrocacbon nặng đã ngưng tụ quay trở vào làm giàu thêm cho đĩa trên cùng của
tháp nhã hấp thụ 3, phần còn lại đưa qua tháp chưng phân đoạn khí sản xuất từng
hydrocacbon riêng biệt hoặc phân đoạn khí hóa lỏng tương ứng.nhiệt cung cấp cho
phần dưới của tháp nhả hấp thụ do sự tuần hoàn của chất hấp thụ chảy từ đĩa cuối
sang thiết bị đun sôi đáy tháp 10.chất hấp thụ đã được tái sinh được dẫn ra từ đáy
tháp nhả hấp thụ 3 và làm nguội trong thiết bị trao đổi nhieetj4 và 5 và trong các
thiết bị làm lạn 6 và 8 sau đó đi vào tháp hấp thụ 1 và tháp hấp thụ- bốc hơi 2
Đặc điểm của sơ đồ này là khí nguyên liệu ở đầu vào và chất haaos thụ đa tái sinh
được làm lạnh trong thiết bị làm lạnh bằng nước hoặc thiết bị làm lạnh bằng không
khí đến nhiệt độ 25, 35 độ c , trong các sơ dồ hiện đại , khí và chất hấp thụ được
làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn do sử dụng các chu trình tương ứng

Khi thiết kế thiết bị hấp thụ loại dầu này, người ta đã chấp nhận các thông số làm
việc của tháp hấp thụ- bốc hơi áp suât 1,2 đén 2 Mpa, nhiệt độ hỗn hợp vào tháp
40…70 oC , còn nhiệt độ đáy tháp 100…200 oC . số đia thực tế trong tháp không
quá 40 đĩa
3.4 , các thông số công nghệ của quá trình chế biến khí bằng phương pháp hấp
thụ nhiệt độ thấp
Các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình công nghệ là áp suất, nhiệt độ,
thành phần hỗ hợp khí nhiên liệu, thành phần và tính chất hóa lí của chất hấp thụ ,
số đia lí thuyết và cấu tạo của tháp hấp thụ , tháp nhả hấp thụ
3.4.1 quá trình hấp thụ
Quá trình hâp thụ xảy ra trong tháp hấp thụ nhiệt độ thấp (-30 đến -40 oC ) và áp
suất trong tháp 3-7 Mpa, tùy thuộc vào thành phần khí đưa vào chế biến , khí có
hàm luộng C≥3 cao cần có áp suất cao

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 20


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

Quá trình hấp thụ các hydrocacbon trong hỗn hợp khí đưa vào chế biến kèm theo
sự tỏa nhiệt.hiệu ứng nhiệt phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp khí , hydrocacbon
càng nhẹ nhiệt haapss thụ tooar ra càng lớn. trên hình 7,2 mô tả sự thay đổi hàm
lượng các chất hấp thụ trong dầu (a) sự sự thay đổi nhiệt độ dòng khí và dòng dầu
theo chiều cao tháp hấp thụ(b)

Để tăng hiệu quả của quá trình cần đảm bảo cân bằng nhiệt tối ưu trong tháp và các

nhà nghiên cứu đã đưa ra phương án công nghệ : giải nhiệt theo chiều cao tháp, bảo
hòa sơ bộ chất hấp thụ tái sinh bằng các cấu tử nhẹ
-

-

Dầu tái sinh được trộn lẫn với khí khi đi ra từ đỉnh tháp hấp thụ - bốc hơi,
sau khi làm nhạnh nhờ chu trình làm lạnh propan được bão hòa sơ bộ
hydrocacbon nhẹ . dầu đã bảo hòa được tưới vào tháp hấp thụ, hấp thu- bôc
hơi
Dầu tái sinh tưới vào tháp hấp thụ - bốc hơ sơ bộ hydrocacbon nhẹ từ đỉnh
tháp hấp thụ bốc hơi, sau khi trộn với dòng khí khô từ đỉnh tháp hấp thụ và

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 21


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

-

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

được làm lạnh, dầu tái sinh đã bão hòa hydrocabon nhẹ hai lần sẽ tưới vào
tháp hấp thụ
Dầu tái sinh tưới vào tháp hấp thụ và tháo hấp thụ bốc hơi đươc bão hòa
hydro nhẹ từ đỉnh tháp tương uwngsm có nghĩa là tưới vào thap nào sẽ bão
hòa sơ bộ hydrocacbon nhẹ tù dỉnh tháp đó

Như vậy nhờ phương pháp bão hòa chất hấp thụ tái sinh bằng các hydrocacbon
nhẹ ở bên ngoài tháp hấp thụ, cho phép giải quyết vấn đề nhiệt hấp thụ các
caaud tử nhẹ một cách đơn giản, bảo đảm chế độ ccoong nghệ tối ưu trong tháp,
tăng mức độ hấp thụ các cấu tử cần thiết trong tháp.
3.4.2 quá trình nhả hấp thụ
Quá trình tái sinh lại chất hấp thụ, ở đay là các phân fđoạn dầu benzin hoặc
kerosen , được thực hiện bằng cách giảm áp suất trong tháp và cấp nhiệt vào
tháp đẻ tách các hydrocacbon nhẹ trong chất hấp thụ bão hòa . trên hình 7.4
trình bày các phuuwong án tuần hoàn dầu tái sinh từ đáy tháp và thiết bị đun sôi
Thiết bị đun nóng đáy tháp kiểu kettle dễ điều khiển quá trình, tương đườn với
một đĩa lí thuyết

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 22


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

3.5 các sơ đồ công nghệ hấp thụ nhiệt độ thấp hiện đại
3.5.1 sơ đồ công nghệ HNT tại nhà máy chế biến khí thành phố cotrein –cân
nađa

1,2,8,13,14,15 thiết bị trao đổi nhiêt,
5,6,11 các tháp tách, 3,4,10 thiết bị
bay hơi propan; 7 tháp hấp thụ ; 9 thiết bị gia nhiệt; 12 tháp hấp thụ-bốc hơi;
16 thiết bị làm lạnh bằng không khí ; 17 hồi lưu; 18 tháp nhả hấp thụ; 19 lò
I, khí nguyên liệu ; II dung dịc etylen glycol; III khí khô của tháp háp thụ- bốc

hơi sau công đoạn bão hòa chất hấp thụ tái sinh; IV khí khô của tháp hấp thụ sau
công đoạn bão hòa chất hấp thụ tái sinh; V,VIII khí khô; VI,XII chấp hấp thụ
nhẹ bão hòa hydrocacbon nhẹ ; VII chất hấp thụ nặng; VIII chất hấp thụ nhẹ bão
hòa; IX etylenglycol tự do; X condensat; XI khí, XIV chất hấp thụ nhe đã tách
etan; XV phân đoạn hydrocacbon nặng C≥3; XVI chất hấp thụ nhẹ đã tái sinh
Trên hình là sơ đồ công nghệ HNT của nhà máy chế biến khí để tách propan và
các hydrocacbon nặng từ khí tự nhiên tại thành phố Cotrein Canađa. Công suất
của nhà máy theo khí nguyên liệu là 8,57 tỷ m3/năm.Tách được 84% propan
chứa trong nguyên liệu đầu. Thiết bị sử dụng hai chất hấp thụ: chất hấp thụ nhẹ
có khối l-ợng phân tử trung bình 100, chất hấp thụ nặng có khối lượnphân tử
trung bình 140. Khí tự nhiên có áp suất 5,9 MPa được làm lạnh trong thiết bị
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 23


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

trao đổi nhiệt 1 và thiết bị bay hơi propan 3 từ nhiệt độ 18 0C đến nhiệt độ -37
o
C, do đó một phần khí được ngưng tụ. Khí nguyên liệu trước khi vào thiết bị
trao đổi nhiệt 1 để được bổ sung dung dịch etylen glycol để hấp thụ tách nước
có trong khí. Hỗn hợp khí từ tháp 3 có chứa etylen glycol để hấp thụ nước và
các hydrocacbon đã ngưng tụ (gọi là condensat) được đưa vào tháp tách 6. Sau
khi ra khỏi tháp tách etylen glycol đã hấp thụ nước được đưa sang tháp tái sinh
(không thể hiện trong sơ đồ), condensat được đưa vào tháp hấp thụ-bốc hơi 12,
còn khí được chia làm hai dòng: một dòng đi qua thiết bị bay hơi propan 4 và
tháp tách 5 vào đỉnh tháp hấp thụ 7 cùng với chất hấp thụ đãđược tái sinh, một

dòng khác đi vào phần d-ới của tháp hấp thụ 7.Tháp hấp thụ 7 có hai phần hấp
thụ độc lập A và B: phần A là phần dưới của tháp có nhiệt độ -37 oC, chất hấp
thụ nhẹ (có khối lượng phân tử 100) được đưa vào đây để tách khỏi khí các cấu
tử cần thiết, phần trên của tháp là phần B được tưới chất hấp thụ nặng (có khối
lượng phân tử 140) để hấp thụ chất hấp thụ nhẹ từ phần A của tháp (chất hấp thụ
nặng đi vào tháp có nhiệt độ cao hơn, quá trình tái sinh chất hấp thụ không
được thể hiện trên hình).Phần dưới của tháp hấp thụ được cung cấp nhiệt do sự
tuần hoàn của chất hấp thụ bão hoà qua thiết bị trao đổi nhiệt 8, tại đây tác nhân
chuyển tải nhiệt chính là chất hấp thụ vừa tái sinh có nhiệt độ cao. Do đó hàm
lượng hydrocacbon nhẹ có trong khí nguyên liệu vào được giảm đi trước khi
vào tháp hấp thụ-tách khí 12.Khí khô đi ra từ đỉnh tháp hấp thụ 7 được trộn với
khí từ tháp tách 6, và cùng với chất hấp thụ nhẹ đã tái sinh đi vào thiết bị bay
hơi propan 4, tại đây do sự trao đổi chất và trao đổi nhiệt (làm lạnh) của dòng
khí và dòng lỏng,chất hấp thụ nhẹ được bão hoà các hydrocacbon nhẹ. Từ thiết
bị bay hơi 4 hỗn hợp khí khô và chất hấp thụ được phân tách trong tháp tách 5.
Khí khô từ tháp tách được đưa đi sử dụng sau khi đã truyền lại lạnh trong thiết
bị trao đổi nhiệt 1 và 2, còn chất hấp thụ tái sinh đã bão hoà hydrocacbon nhẹ
được đưa vào đĩa trên của phần B (phần trên) của tháp hấp thụ 7
Từ đáy tháp hấp thụ 7 nhận được chất hấp thụ nhẹ (có khối lượng phân tử trung
bình 100), sẽ trộn lẫn với condensat từ tháp tách 6, và được dẫn vào phần giữa
của tháp hấp thụ - bốc hơi 12 (áp suất trong tháp là 3,0 MPa). Đểđảm bảo chế độ
làm việc của tháp, chất hấp thụ nhẹ đi vào đĩa trên cùng của tháp cần phải có
Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 24


Đồ Án Kĩ Sư CH5026

GVHD : ThS. Nguyễn Tiến Thành

nhiệt độ -37 oC. Còn phần dưới của tháp 12 có nhiệt độ khác nhau do tuần hoàn
lỏng qua ba thiết bị trao đổi nhiệt 13, 14, 15. Khí khô thoát ra từ đỉnh tháp 12,
còn từ đáy tháp là chất hấp thụ bão hoà đã tách etan
Khí khô sau khi bão hoà sơ bộ cho chất hấp thụ nhẹ đã tái sinh (trong thiết bị bay
hơi propan 10 và thiết bị tách 11 ) và được gia nhiệt trong thiết bị gia nhiệt 9 được
đưa đi sử dụng (đường III trên hình VII.7), còn chất hấp thụ đã tách etan đi vào
phần giữa của tháp nhả hấp thụ 18 (áp suất trong tháp là 2,0 MPa). Từ đỉnh tháp
nhả hấp thụ nhận được phân đoạn các hydrocacbon nặng C=3, sau khi ngưng tụ và
làm lạnh trong thiết bị làm lạnh bằng không khí 16 đi vào hồi lưu 17, một phần
quay trở lại tháp nhả hấp thụ,một phần đưa đi đóng gói sản phẩm.
chất hấp thụ đã tái sinh lấy ra từ đáy tháp nhả hấp thụ 18 một phần được gia nhiệt
trong lò 19 và quay trở lại đáy tháp nhả hấp thụ, còn một lượng cân bằng tương ứng
sau khi truyền nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt 15, 14,13, 2 và 8 được dẫn đi
bão hoà bằng các hydrocacbon nhẹ. Như vậy chất hấp thụ đi vào tháp 12 bão hoà
hydrocacbon nhẹ một lần do tiếp xúc với khí khô của tháp, còn đi vào tháp hấp thụ
7 chất hấp thụ bão hoà hai lần: lần đầu do tiếp xúc của chất hấp thụ tái sinh với khí
khô từ tháp 12 (ở áp suất 3,0 MPa),lần thứ hai do tiếp xúc của chất hấp thụ đã hấp
thụ lần một với khí khô từ đỉnh tháp hấp thụ 7 (ở áp suất 5,9 MPa). Sơ đồ như vậy
cho phép đảm bảo các điều kiện tối ưu để tiến hành quá trình thực hiện trong tháp
hấp thụ và tháp hấp thụ - bốc hơi.
3.5.2 sơ đồ công nghệ thiết bị HNT của nhà máy chế biến khí dùng để tách
etan và các hydrocacbon nặng từ khí tự nhiên ở thành phố Elvin (Mỹ)
1,8,12,13. Thiết bị trao đổi nhiệt; 3,7,15. Các tháp tách; 2,4,6,10,14,17,19. Thiết bị
bay hơi propan; 5. Tháp hấp thụ;9. Tháp bốc hơi - tách; 11. Tháp hấp thụ-bốc hơi;
16. Tháp nhả hấp thụ; 18. Thiết bị làm lạnh bằng không khí; 20. Hồi l-u; 21. Lò;
I Khí nguyên liệu; II. Khí khô của tháp hấp thụ sau công đoạn bão hoà chất hấp thụ
tái sinh; III. Dung dịch etylen glycol;IV. Etylen glycol tự do; V. Chất hấp thụ bão
hoà; VI, IX. Khí khô; VII, XI. Chất hấp thụ bão hoà hydrocacbon nhẹ;VIII - Chất
hấp thụ đã tái sinh; X. Khí khô của tháp hấp thụ-bốc hơi sau công đoạn bão hoà

Nguyễn Văn Sáng 20123466

Page 25