Lựa chọn và tối ưu hóa công nghệ tách CO2 tại giàn bằng phương pháp xử lý bằng màng cho các mỏ khí có hàm lượng CO2 cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ
BỘ MÔN KHOAN VÀ KHAI THÁC DẦU KHÍ
------------------o0o------------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỰA CHỌN VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG NGHỆ TÁCH CO2
TẠI GIÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG MÀNG
CHO CÁC MỎ KHÍ CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO

SVTH : VŨ XUÂN HIỆP
MSSV : 31101185

GVHD : ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG
TS. NGUYỄN HỮU HIẾU

TP.HỒ CHÍ MINH – 12/2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Số: ……../ĐHBK-ĐT

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHOA : KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ
BỘ MÔN

: KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ

HỌ VÀ TÊN : VŨ XUÂN HIỆP
NGÀNH

: KHOAN – KHAI THÁC DẦU KHÍ

MSSV : 31101185
LỚP

: DC11KK

1. Đầu đề luận văn:

LỰA CHỌN VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG NGHỆ TÁCH CO2 TẠI GIÀN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG MÀNG CHO CÁC MỎ KHÍ CÓ
HÀM LƯỢNG CO2 CAO
2. Nhiệm vụ của luận văn tốt nghiệp:
 Giới thiệu khái quát về nền công nghiệp khí của việt nam và thế giới, giải thích nguyên nhân
tại sao phải tách (giảm nồng độ) khí CO2 trong khí tự nhiên.
 Từ giới thiệu tổng quát về các phương pháp tách CO2 đến giới thiệu chi tiết công nghệ tách
CO2 bằng màng.
 Nêu lên các lý thuyết chung trong tính toán, tính toán hàm lượng khí trước và sau khi qua
màng.
 Từ đặc điểm kỹ thuật của thiết bị, yêu cầu điều kiện kinh tế, đặc điểm riêng biệt ở giàn ta đưa
ra kết luận lựa chọn công nghệ màng để xử lý khí tại giàn là tối ưu nhất.

3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 31/08/2015
4. Ngày hoàn thành luận văn: 28/12/2015
5. Họ tên người hướng dẫn:
- THS. HOÀNG TRỌNG QUANG
-TS. NGUYỄN HỮU HIẾU
Nội dung và yêu cầu LVTN đã thông qua Bộ môn Khoan – Khai Thác Dầu Khí thuộc Khoa Kỹ
Thuật Địa Chất & Dầu Khí.
Ngày…….. tháng ……. năm 20….
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ): ................................................................
Đơn vị: ...............................................................................................
Ngày bảo vệ: ......................................................................................
Điểm tổng kết: ...................................................................................
Nơi lưu trữ luận văn:
i


LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, nơi được sinh ra, dưỡng dục trong
vòng tay yêu thương ấm áp. Gia đình luôn là điểm tựa vững chắc và là nguồn động viên lớn lao

cho tác giả vượt qua mọi khó khăn trong cuộc sống.
Giờ đây khi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp và bước sang hành trình cuối trong quãng đời
sinh viên, tác giả muốn bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô đã
dìu dắt, dạy dỗ, giúp tác giả có được như ngày hôm nay. Luận văn không thể hoàn thành nếu
không có sự dìu dắt tận tình của thầy hướng dẫn. Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy HOÀNG
TRỌNG QUANG, dù rất bận với công việc nhưng thầy cũng đã dành thời gian quý báu để
hướng dẫn sinh viên chu đáo. Đã có những lúc tác giả gặp khó khăn nhưng thầy đã tận tình chỉ
bảo, cung cấp tài liệu, định hướng giải quyết vấn đề. Tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn đến các
thầy đã đồng hành cùng tác giả trong những năm qua, người đã luôn luôn lắng nghe, chia sẽ
những niềm vui nỗi buồn đối với sinh viên.
Bên cạnh đó, một nhân tố luôn luôn ở bên cạnh, thúc giục và động viên tác giả những lúc khó
khăn nhất, xin cảm ơn các bạn trong lớp đã động viên và hỗ trợ mình trong suốt thời gian qua.
Và xin chân thành cảm ơn:

-

Thầy Nguyễn Hữu Hiếu - Hướng dẫn chính luận văn (Khoa Kỹ Thuật Hóa HọcĐHBK.HCM).

-

Các quý thầy cô trong Bộ môn Khoan và Khai Thác Dầu khí – ĐHBK TPHCM.

-

Gia đình và ban bè.

Một lần nữa tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành và nồng nhiệt nhất đến những người đã giúp
đỡ tác giả rất nhiều trong thời gian qua. Chúc mọi điều tốt đẹp và thành công.
TP.HCM ngày ... tháng ... năm 2015
Tác giả

SV. Vũ Xuân Hiêp

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn giới thiệu tổng quan về nguồn khí thiên nhiên tại Việt Nam với các dự án khai thác
ngày càng nhiều, cho thấy nhu cầu về nguồn khí càng lớn. Đồng thời, luận văn cũng giới thiệu
quy trình xử lý khí qua nhiều phương pháp khác nhau.
Trình bày các phương pháp xử lý khí chua: hấp thụ, hấp phụ, đông lạnh, phương pháp màng.
Chỉ ra các tính chất đặc điểm, quy trình công nghệ và ưu, nhược điểm, phạm vi ứng dụng của
từng phương pháp, đồng thời chọn lựa giới thiệu chi tiết phương pháp xử lý khí bằng công nghệ
màng.
Đưa ra một dữ liệu về một nguồn khí tại một mỏ có hàm lượng CO2 cao và yêu cầu xử lý ngay
tại giàn. Sau đó, đưa ra cơ sở lựa chọn phương pháp thích hợp. Trong luận văn này, phương
pháp được lựa chọn là phương pháp xử lý bằng màng. Những lý thuyết tính toán về màng, về
đường ống vận chuyển được nêu ra.
Ngoài ra luận văn còn dùng số liệu để chạy HYSYS cho phương pháp xử lý khí bằng dung môi
amine để so sánh.
Từ những cơ sở lý thuyết ấy, đưa ra kết quả tính toán và nhận xét.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

iii

MỤC LỤC

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................. iv
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ...................................................................................................... vii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ..................................................................................................... ix
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ x
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: .................................................................................... x

2.

MỤC TIÊU LUẬN VĂN: ................................................................................................. x

3.

NỘI DUNG LUẬN VĂN: ................................................................................................. x

4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: ................................................................................... xi

5.

TỔNG QUAN NỘI DUNG CÁC CHƯƠNG CỦA LUẬN VĂN: ................................. xi

6.

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI: ............. xii

CHƯƠNG 1 :

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM ................. 1

1.1

Tổng quan về ngành công nghiệp khí tại Việt Nam:[10] ............................................ 1

1.2

Tổng quan về chế biến và sử dụng khí thiên nhiên ở Việt Nam [4] ............................ 3

1.3

Tình hình khai thác khí có chứa CO2 ở Việt Nam và quy trình chế biến khí thiên

nhiên: [5] ................................................................................................................................ 5
CHƯƠNG 2 :

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ CO2 HIỆN NAY ............................... 11

2.1

Nguyên nhân tách khí CO2 : [3] ................................................................................ 11

2.2

Các phương pháp tách CO2 phổ biến hiện nay : ....................................................... 12

2.2.1

Phương pháp hấp thụ: [3] ................................................................................... 12

A.

Quá trình hấp thụ vật lý: ..................................................................................... 12

B.

Hấp thụ hóa học .................................................................................................. 14

C.

Hấp thụ hỗn hợp vật lý – hóa học ....................................................................... 17

2.2.1

Phương pháp hấp phụ [3] ................................................................................... 18

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

iv


MỤC LỤC

2.2.2

Phương pháp đông lạnh ...................................................................................... 19

2.2.3

Phương pháp màng bán thấm: [5] ...................................................................... 20

2.2.4

Phương pháp Hybrid........................................................................................... 22

CHƯƠNG 3 :

GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÔNG NGHỆ TÁCH CO2 BẰNG MÀNG ....... 24

1.

Khái niệm .................................................................................................................... 24

2.

Vật liệu màng .............................................................................................................. 24

3.

Cấu trúc màng.............................................................................................................. 24

3.1.

Các loại màng phổ biến dùng hiện nay: ..................................................................... 25
A.

Màng Polysulfone (PS) ....................................................................................... 25

B.

Màng Polyethersulfone (PES) ............................................................................ 26

C.

Màng Cellulose Acetate (CA) ............................................................................ 27

D.

Màng Polyamide (PA) ........................................................................................ 28

E.

Màng Polyimide (PI) .......................................................................................... 29

3.2.

Các dạng module màng dùng để tách CO2 ................................................................ 30

3.3.

Tính thấm của màng: ................................................................................................. 32

3.4.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình màng ................................................................ 34

3.5.

A.

Sơ đồ bố trí dòng chảy ........................................................................................ 34

B.

Lưu lượng dòng chảy.......................................................................................... 36

C.

Nhiệt độ vận hành ............................................................................................... 37

D.

Áp suất khí nguyên liệu ...................................................................................... 37

E.

Áp suất thấm ....................................................................................................... 38

F.

Lượng CO2 loại bỏ.............................................................................................. 39

Tiền xử lý trước khí vào màng................................................................................... 39

CHƯƠNG 4 :

CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CO2 VÀ LÝ THUYẾT

TÍNH TOÁN, KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ VỚI DÙNG PHẦN
MỀM HYSYS CHO PHƯƠNG PHÁP TÁCH CO2 BẰNG DUNG MÔI AMINE TƯƠNG
ỨNG…………….. ................................................................................................................... 40
4.1.

Lý thuyết tính toán phương pháp xử lý bằng màng :[9] ............................................ 40

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

v


MỤC LỤC
4.1.1

Loại mô hình dòng chảy:[9] ............................................................................... 40

A.

Mô hình dòng chảy hỗn hợp (complete-mixing model) ..................................... 40

B.

Mô hình dòng chảy ngang (cross-flow model)[9] .............................................. 42

C.

Mô hình dòng chảy ngược (countercurrent-flow model) [9].............................. 44

4.2.

Tính toán quá trình màng trên giàn:........................................................................... 47

4.2.1

Mô hình thiết kế.................................................................................................. 47

a: Hollow Fiber Membrane

b: Spiral Wound Membrane ........................... 47

4.2.2

Kết quả tính toán màng....................................................................................... 50

A.

Tính toán màng: .................................................................................................. 50

B.

Các yếu tố ảnh hưởng lên hiệu suất tách khí qua màng: .................................... 57

4.3.

Kết quả tính toán dùng phần mềm HYSYS cho phương pháp xử lý CO2 bằng dung

môi AMINE : ....................................................................................................................... 62
4.3.1

Giới thiệu về phần mềm HYSYS : ..................................................................... 62

4.3.2

Mô phỏng quá trình làm ngọt CO2 bằng HYSYS:............................................. 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 72
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 73

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

vi


DANH SÁCH

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hệ thống đường ống dẫn khí phía Nam [10] .............................................................. 3
Hình 1.2: Hệ thống thu gom xử lý dầu khí [1] ......................................................................... 10
Hình 2.1: Các phương pháp sử dụng để tách CO2 .................................................................... 12
Hình 2.2: Sơ đồ của phương pháp hấp phụ vật lý điển hình [3].............................................. 13
Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ hấp thụ amine [3].......................................................................... 16
Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ hấp thụ bằng K2CO3 [3]................................................................ 17
Hình 2.5: Sơ đồ hấp phụ bằng rây phân tử [8] ......................................................................... 19

Hình 2.6: Các thành phần của một màng bán thấm [11] ......................................................... 20
Hình 2.7: Sơ đồ xử lý khí sơ bộ trước khi vào màng [11] ........................................................ 20
Hình 2.8: Quy trình 1 – cấp [11] ............................................................................................ 21
Hình 2.9: Quy trình 1- bước (2-cấp) [11] ................................................................................ 21
Hình 2.10: Quy trình 2- bước (2-cấp) [11] ............................................................................ 21
Hình 2.11: Kích thước của phân tử CH4 và CO2 [11].............................................................. 22
Hình 2.12: Sơ đồ hệ thống kết hợp màng và amine [3] ............................................................ 22
Hình 3.1: Cấu trúc phân tử của Polysulfone [3] ....................................................................... 25
Hình 3.2: Cấu trúc màng Polysulfone [3] ................................................................................ 25
Hình 3.3: Cấu trúc phân tử của Polyethersulfone [3] ............................................................... 26
Hình 3.4: Cấu trúc màng Polyethersulfone [3] ......................................................................... 26
Hình 3.5: Cấu trúc phân tử của CA [3]..................................................................................... 27
Hình 3.6: Cấu trúc màng CA [3] .............................................................................................. 27
Hình 3.7: Cấu trúc phân tử của PA [3] ..................................................................................... 28
Hình 3.8: Cấu trúc màng PA [3] ............................................................................................... 28
Hình 3.9: Cấu trúc phân tử của PI [3]....................................................................................... 29
Hình 3.10: Cấu trúc màng PI [3] .............................................................................................. 29
Hình 3.11: Các dạng modun của màng bán thấm [11] ............................................................. 30
Hình 3.12: Cơ chế tách khí CO2 sử dụng màng chất lỏng ion [3] ............................................ 31
Hình 3.13: Tốc độ thấm của một số phần tử ............................................................................ 33
Hình 3.14: Bố trí dòng trong công nghệ màng lọc với nguyên liệu đầu vào gồm có một dòng
.................................................................................................................................................. 34
Hình 3.15: Hệ thống thu hồi hydrocacbon giai đoạn 2............................................................. 35
Hình 3.16: Tỷ lệ thu hồi hydrocacbon ứng với độ loại bỏ CO2................................................ 36
Hình 3.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến diện tích màng và hydrocacbon thất thoát ............... 37
Hình 3.18: Ảnh hưởng của áp suất đến diện tích màng lọc và HC thất thoát ......................... 38
SVTH: Vũ Xuân Hiệp

vii

DANH SÁCH
Hình 3.19: Ảnh hưởng của diện tích màng đến áp suất thẩm thấu và hydrocacbon thất thoát 38
Hình 3.20: Ảnh hưởng của hàm lượng CO2 đến diện tích màng và sự thu hồi HC................. 39
Hình 4.1: Mô hình dòng chảy hỗn hợp [9] ............................................................................... 40
Hình 4.2: Mô hình dòng chảy ngang [9] .................................................................................. 42
Hình 4.3: Mô hình dòng chảy ngược [9] .................................................................................. 44
Hình 4.4: Lựa chọn modun cho màng tách [9] ......................................................................... 47
Hình 4.5: Các kiểu dòng chảy lý tưởng trong bình tách màng [9] ........................................... 47
Hình 4.6: Hiệu quả tách CO2 của từng giai đoạn [3] ................................................................ 48
Hình 4.7: Đồ thị tính hệ số diện tích màng cấp 1 ..................................................................... 55
Hình 4.8: Đồ thị tính hệ số diện tích màng cấp 2 ..................................................................... 56
Hình 4.9:Ảnh hưởng của áp suất thấm lên diện tích màng tách ............................................... 58
Hình 4.10: Ảnh hưởng của áp suất thấm lên tổn thất CH4....................................................... 58
Hình 4.11: Ảnh hưởng của áp suất thấm lên hiệu suất tách CO2 ............................................. 59
Hình 4.12: Ảnh hưởng của áp suất dòng nguyên liệu lên diện tích màng ................................ 59
Hình 4.13: Ảnh hưởng của áp suất dòng nguyên liệu lên hiệu suất tách ................................. 60
Hình 4.14: Ảnh hưởng của áp suất dòng nguyên liệu lên tổn thất CH4 ................................... 60
Hình 4.15: Ảnh hưởng của phần trăm CO2 giữ lại lên diện tích màng .................................... 61
Hình 4.16: Ảnh hưởng của phần trăm CO2 giữ lại lên hiệu suất tách ..................................... 61
Hình 4.17: Ảnh hưởng của phần trăm CO2 giữ lại lên tổn thất CH4 ....................................... 62
Hình 4.18: Sơ đồ mô phỏng hệ thống là ngọt bằng dung môi amine ....................................... 64
Hình 4.19: Dòng khí ngọt ra khỏi tháp hấp thụ ........................................................................ 65
Hình 4.20: So sánh kích cỡ của hệ thống màng thấm và amine [6] ......................................... 69

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

viii

DANH SÁCH

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1-1 : Thông tin các khu vực mỏ có chứa CO2 ở Miền Bắc [3] ......................................... 6
Bảng 1-2: Thông tin các khu vực mỏ có chứa CO2 ở Miền Trung [3] ....................................... 7
Bảng 1-3: Thông tin các khu vực có chứa CO2 ở Miền Nam [3] ............................................... 8
Bảng 2-1: So sánh giũa dung môi vật lý và dung môi hóa học [3] .......................................... 18
Bảng 3-1: Cho thấy sự lựa chọn các thông số cho từng modun cua màng bán thấm. [3] ........ 31
Bảng 4-1: Chú thích tính toán cho quy trình màng. [9]............................................................ 46
Bảng 4-2 : Số liệu dòng khí đầu vào của luận văn ................................................................... 49
Bảng 4-3: Tính toán màng tách khí cấp 1 ................................................................................. 52
Bảng 4-4: Tính toán màng tách khí cấp 2 ................................................................................. 53
Bảng 4-5: Bảng tính diện tích màng cấp 1 ............................................................................... 55
Bảng 4-6: Bảng tính diện tích màng cấp 2 ............................................................................... 56
Bảng 4-7: Tính toán lại phần trăm sau khi qua 2 cấp hệ thống màng ...................................... 57
Bảng 4-8: So sánh 2 phương pháp ............................................................................................ 66
Bảng 4-9: So sánh tiện ích để chọn lựa công nghệ Amine và công nghệ màng....................... 67
Bảng 4-10: Bảng khảo sát các thông số của màng ................................................................... 73

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

ix


PHẦN MỞ ĐẦU

PHẦN MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Dầu khí đã trở thành một nguồn nguyên liệu có mặt hầu như trong tất cả các ngành nghề,
cả công nghiệp lẫn nông nghiệp, và năng lượng…. Ngoài khai thác và xử lý dầu thì tầm quan

trọng của việc khai thác và xử lý khí đã trở nên phổ biến và cấp thiết hơn trong ngành dầu khí
hiện nay.
Nhằm đáp ứng những nhu cầu đó, ngành công nghiệp chế biến khí đã ra đời từ lâu nhằm
mục đích loại bỏ những tạp chất không cần thiết và gây hại trong khí khai thác được từ mỏ, để
chúng trở thành một nguồn khí thương phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường tiêu dùng.
Một trong những trở ngại cho việc vận chuyển khí về bờ, cũng như làm giảm giá trị thương
mại chất lượng của khí là vấn đề khí có lẫn tạp chất CO2 vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Vậy
việc chế biến làm sao để giảm , khống chế lượng CO2 trong khí xuống mức cho phép là một
yêu cầu cấp thiết hiện nay trong ngành công nghiệp chế biến khí, và nó cũng chính là một trong
những trở ngại trong ngành dầu khí hiện nay. Đó chính là lý do tại sao tác giả lựa chọn đề tài
luận văn là:

”LỰA CHỌN VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG NGHỆ TÁCH CO2 TẠI GIÀN

BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG MÀNG CHO CÁC MỎ KHÍ CÓ HÀM LƯỢNG
CO2 CAO ”

2. MỤC TIÊU LUẬN VĂN:


Lựa chọn công nghệ tách phù hợp và tính toán thiết kế quy trình tách CO2 cho khí khai
thác chứa nồng độ CO2 cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhằm năng cao hiệu quả kinh tế
của khí thành phẩm cũng như tăng hiệu suất trong công tác chế biến.

3. NỘI DUNG LUẬN VĂN:


Nêu khái quát về nền công nghiệp khai thác và chế biến khí ở Việt Nam trong hiện tại
và tương lai.



Tìm hiểu các công nghệ tách CO2 đang được áp dụng hiện nay và từ đó lựa chọn công
nghệ tách CO2 phù hợp đối với tính chất nguồn khí đang khảo sát cũng như điều kiện
kinh tế.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

x


PHẦN MỞ ĐẦU

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:


Từ các tài liệu thu thập được ta sẽ hệ thống hóa nền tảng lý thuyết, dựa vài các công
thức thực nghiệm để hiểu thêm về bản chất cũng như ảnh hưởng của các thông số
quan trọng trong việc tách CO2 .



Dựa vào các số liệu của nguồn khí xét trong luận văn, ta lựa chọc công nghệ tách
CO2 phù hợp, từ đó ta tiến tính toán các thông số quan trọng trong công nghệ tách
CO2 mà ta đã chọn.



Mô phỏng kết quả nghiên cứu tính toán bằng EXCEL.

5. TỔNG QUAN NỘI DUNG CÁC CHƯƠNG CỦA LUẬN
VĂN:
CHƯƠNG 1: Tổng quan về ngành công nghiệp khí
Chương này nêu tổng quan về ngành công nghiệp khí hiện nay, đặc biệt là tình hình khai
thác khí của các mỏ khí có chứa CO2. Trình bày tổng quan quy trình thu gom, xử lý và vận
chuyển khí tử mỏ đến các nhà máy.
CHƯƠNG 2: Giới thiệu các phương pháp tách khí CO2 hiện nay
Giải thích nguyên nhân tại sao phải tách CO2 và giới thiệu các phương pháp tách khí CO2
phổ biến hiện nay. So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp qua đó lựa chọn phương pháp
tách phù hợp với từng điều kiện tại giàn đang xét.
CHƯƠNG 3: Giới thiệu chi tiết về công nghệ tách CO2 băng màng.
Giới thiệu chi tiết công nghệ màng về tính thấm, vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng. Tiến hành
xây dựng sơ đồ, cơ sở lý thuyết tính toán cho hệ thống tách.
CHƯƠNG 4: Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý CO2 và lý thuyết tính toán, kết quả tính
toán và so sánh kết quả với dùng phần mềm HYSYS cho phương pháp tách CO2 bằng
dung môi amine tương ứng.
Mô phỏng tính toán dòng khí đầu ra và hiệu suất tách, tổn thất CH4 cho công nghệ màng
bằng EXCEL .
Dùng thông số khí đầu vào để chạy phần mềm HYSYS cho phương pháp xử lý dùng dung
môi amine. Từ đó rút ra nhận xét ưu nhược điểm của 2 phương pháp. Và kết luận vì sao phương
pháp tách CO2 bằng màng là tối ưu cho điều kiện tại giàn mà luận văn đang xét.
SVTH: Vũ Xuân Hiệp

xi


PHẦN MỞ ĐẦU
Kết luận và kiến nghị: rút ra kết luận và các hướng nghiên cứu phát triễn về sau.

6. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

ĐẾN ĐỀ TÀI:
Trong quá trình tìm hiểu đề tài, tác giả đã sử dụng một số báo cáo và công trình nghiên cứu,
cụ thể là các tài liệu sau:


Luận văn “ công nghệ tách CO2 cho các mỏ ở thềm lục địa VIỆT NAM “, Nguyễn Ngọc
Quang- khóa 2009. Luận văn này đã nghiên cứu hệ thống xử lý CO2 bằng màng lọc,
ứng dụng cho các mỏ ở thềm lục địa VIỆT NAM.



Luận văn “ Tìm hiểu công nghệ tách CO2 và mô phỏng bằng phần mềm HYSYS”, Hồ
Thanh Tuyền-khóa 2008. Trong luận văn này đã nghiên cứu công nghệ tách CO2 bằng
amine và mô phỏng hệ thống tách bằng phần mềm HYSYS.



ThS. Hoàng Trọng Quang, ThS. Hà Quốc Việt. Giáo trình công nghệ khí. Đại Học Bách
Khoa, Tp.HCM.



KS. Thái Võ Trang. Thu gom, xử lý và vận chuyển dầu & khí. Đại Học Bách Khoa
Tp.HCM.



Research Report

“Optimal heat Transfer Calculation and Balancing for Gas

Sweetening Process’’, Ribwar Kermanj Abdularhman -2012, School of Chemical and
Petroleum Engineering , Kurdistan Region-Irad.


Research Report “Membrane Separation Process”, Professor Xijun Hu -2010, Hong
Kong University of Science and Technology.



Research Report “Gas Sweetening Part-1”, Dr Mahmood Moshfeghian -2014, John M.
Campbell & Company.



Resrearch report” Membrane Sepatation Process”, Mrs Hafiza Binti Shukor,2011,
BIOSEPARATION ENGINEERING.



SPE paper” CO2 Rich Natural Gas Conditioning Technologies: comparision study”,
O.Frarges, S. Frankie, M.Linicus and P..Terren, Air Liquide Global E&C Solutions.
2014: các tác giả phân tích ưu nhược điểm của 3 phương pháp thông dụng dùng để tách
CO2 , xem xét 1 nguồn khí tự nhiên cơ bản ở khu vực Đông Nam Á rồi chọn phương
pháp tối ưu để xử lý và tính toán.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

xii

PHẦN MỞ ĐẦU


SPE paper” Improved Polymer Membranes for Sour Gas Fitration and Separation”,
G.george, N.Bhoria, and V. Mittal, Petroleum Instile. 2015: các tác giả phân tích ưu
nhược của các loại vật liệu màng phổ biến hiện nay về đặc tính kỹ thuật, hiệu quả về
kinh tế để cải thiện, đưa ra lựa chọn màng tối ưu.



SPE paper” Evaluation of Membrane Processes for Acid Gas Treatment”,



J. Jahn, W.A.P. Van Den Bos, L.J.P. Van Den Broeke, TNO, Netherland. 2012: các
tác giả phân tích và đưa ra đánh giá quá trình xử lý khí chua bằng công nghệ màng.
Qua đó các tác giả có so sánh xử lý công nghệ màng với làm ngọt khí CO2 bằng dung
môi amine Dienthanolamine (DEA), và đưa ra kết luận các ưu -nhược điểm của từng
phương pháp xử lý khí chua trong quá trình xử lý khí thiên nhiên.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

xiii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ
VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp khí tại Việt Nam: [10]
Từ tháng 12 năm 1998, nhà máy xử lý khí Dinh Cố, nhà máy xử lý khí đầu tiên của nước ta đã
chính thức đi vào hoạt động, cung cấp lượng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG phục vụ cho công nghiệp
và dân dụng.
Quá trình phát triển đã không gặp ít khó khăn, nhưng cho đến nay thì nền công nghiệp khí của
Việt Nam đã thực sự đi vào giai đoạn phát triển rất mạnh mẽ. Sau nhà máy xử lý khí Dinh Cố
là các dự án Khí – Điện – Đạm số I ở Vũng Tàu, dự án Khí – Điện – Đạm số II ở Cà Mau đã
và đang triển khai thực hiện, nhằm sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên và khí
đồng hành của đất nước. Ngành công nghiệp dầu khí nói chung và ngành công nghiệp chế biến
khí Việt Nam nói riêng, dù còn rất non trẻ và gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là vốn đầu tiên, kỹ
thuật công nghệ nhưng nó cũng đã đóng góp một phần đáng kể trong công cuộc xây dựng đất
nước.
Trước sự phát triển của nền công nghiệp khí và nhu cầu ngày càng cao tại Việt Nam,
PetroVietnam đã và đang triển khai hàng loạt các dự án khí với quy mô lớn nhằm không những
đáp ứng nhu cầu khí cho điện mà còn đáp ứng các nhu cầu khí cho công nghiệp hóa chất, phân
bón, giao thông vận tải, các hộ công nghiệp và sinh hoạt dân dụng.
DỰ ÁN KHÍ ĐANG VẬN HÀNH:

 Hệ thống đường ống dẫn khí bể Cửu Long
Hệ thống đường ống dẫn khí ở bể Cửu Long vào bờ với công suất vận chuyển khoảng 2 tỷ m3
khí/năm, hiện đang cung cấp khoảng 1,1 tỷ m3 khí/năm cho các hộ tiêu thụ.

 Hệ thống đường ống Nam Côn Sơn
Hệ thống này đã được đưa vào vận hành từ năm 2003 với công suất vận chuyển khoảng 7 tỷ m3
khí/năm. Hệ thống bao gồm: khoảng 360km đường ống biển, gần 40km đường ống trên bờ,
trạm tiếp nhận và xử lý khí Dinh Cố và trạm phân phối khí Phú Mỹ. Hệ thống khí Nam Côn
Sơn hiện đang vận chuyển và xử lý khí từ Lô 06.1 và Lô 11.2 để cung cấp cho các nhà máy
điện và các hộ tiêu thụ tại khu vực Phú Mỹ.

 Hệ thống đường ống Phú Mỹ - Nhơn Trạch

Hệ thống đường ống được đưa vào vận hành năm từ năm 2008 với công suất vận chuyển khoảng
2 tỷ m3 khí/năm nhằm cung cấp khí cho các nhà máy điện và các khu công nghiệp dọc theo
SVTH: Vũ Xuân Hiệp

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

tuyến ống, đồng thời phát triển thị trường tiêu thụ khí ở TP.HCM trong tương lai cũng như phục
vụ việc kết nối với khu vực Tây Nam Bộ qua đường ống dẫn khí kết nối Đông – Tây Nam Bộ.

 Hệ thống đường ống dẫn khí thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu
Với công suất vận chuyển 1 tỷ m3 khí/năm, hệ thống đường ống vận chuyển khí Bạch Hổ và
khí Nam Côn Sơn từ trạm phân phối khí Phú Mỹ (GDS) và trung tâm phân phối khí Phú Mỹ
(GDC) cung cấp cho các hộ tiêu thụ thuộc các khu công nghiệp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu.
Hệ thống đã được vận hành chính thức từ năm 2003.

 Hệ thống đường ống dẫn khí PM3 - Cà Mau
Hệ thống đường ống có công suất vận chuyển khoảng 2 tỷ m3 khí/năm, vận chuyển khí từ các
khu vực PM3 (thuộc vùng biển chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia) và 46 Cái Nước về Cà
Mau nhằm cung cấp khí cho cụm khí điện đạm Cà Mau. Hệ thống hoàn thành và đưa vào vận
hành tháng 5/2007.
DỰ ÁN KHÍ ĐANG TRIỂN KHAI

 Hệ thống đường ống khí Lô B - Ô Môn
Hệ thống đường ống có công suất vận chuyển khoảng 18.3 triệu m3 khí/ngày (6.4 tỷ m3/năm),
cung cấp khí cho cụm khí điện đạm Cà Mau và các nhà máy điện tại Ô Môn, Cần Thơ. Dự án
dự kiến hoàn thành vào năm 2015.

 Dự án đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn 2
Hệ thống đường ống vận chuyển 2 pha có công suất thiết kế 18,4 triệu m3 khí và 1.320 tấn
condensate/ngày được xây dựng nhằm vận chuyển khí từ các mỏ Hải Thạch – Mộc Tinh (thuộc
Lô 05-2 & 05-3), mỏ Thiên Ưng – Mãng Cầu (thuộc Lô 04-3), các mỏ khí khác của Bể Nam
Côn Sơn và Bể Cửu Long vào bờ để cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ tại khu vực miền Đông
Nam Bộ. Dự kiến hoàn thành vào năm 2015.

 Dự án nhà máy xử lý khí Cà Mau
Dự án nhằm mục đích khai thác và sử dụng tối đa nguồn khí khu vực Tây Nam Bộ từ các mỏ:
Lô PM3 CAA, Lô 46-CN, Lô B, 48/95, 52/97; thu hồi các sản phẩm có giá trị cao hơn; vận
hành hiệu quả nguồn khí PM3-Cà Mau và Lô B – Ô Môn; tăng khả năng thu hồi sớm lượng 5.1

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

tỷ m3 khí Petronas đã nhận hộ PetroVietnam từ năm 2003. Dự án dự kiến hoàn thành vào năm
2015.

 Dự án nhập khẩu khí
Với mục tiêu đảm bảo lượng khí đang cung cấp cho các hộ tiêu thụ, PetroVietnam hiện đang
triển khai dự án kho chứa và cảng nhập LNG.

Hình 1.1: Hệ thống đường ống dẫn khí phía Nam [10]
1.2 Tổng quan về chế biến và sử dụng khí thiên nhiên ở Việt Nam [4]
Cho đến hiện nay nước ta đang khai thác 6 mỏ dầu và 1 mỏ khí, hình thành 4 cụm khai thác dầu
khí quan trọng:



Cụm thứ nhất nằm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, gồm nhiều mỏ khí nhỏ, trong đó có Tiền
Hải – “C”, trữ lượng khoảng 250 m3 khí, đã bắt đầu khai thác từ tháng 12 năm 1981 với
trên 450 triệu m3 phục vụ cho ngành công nghiệp địa phương. Với các phát hiện mới
trong khu vực này, đây là cơ sở nguyên liệu cho công nghiệp khí ở các tỉnh phía Bắc.



Cụm mỏ thứ 2 thuộc bể Cửu Long, gồm 4 chuỗi dầu mỏ: Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông,
Ru Bi, và là cụm quan trong nhất hiện nay, cung cấp trên 96% sản lượng dầu toàn quốc.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

Hiện nay ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đã có 21 giàn khai thác lớn nhỏ đang hoạt động với hơn
100 giếng khoan, khai thác và bơm ép. Khí đồng hành từ đó được thu gom, xử lý tại các giàn
nén khí để cung cấp trở lại cho các giếng khai thác bằng phương pháp gaslift và đưa vào bờ
bằng đường ống dài 110km.

 Tháng 4/1995, cung cấp 1 triệu m3/ngày cho nhà máy điện Bà Rịa.
 Năm 1997 tăng lên 2 triệu, rồi 3 triệu m3/ngày cung cấp cho nhà máy Phú Mỹ 2.1 và
Phú Mỹ 2.1 mở rộng.

 Tháng 10/1998, nhà máy xử lý khí Dinh Cố đạt mức thiết kế 4.2 triệu m3/ngày.
 Tháng 12/1998, bắt đầu sản xuất LGN. Hiện nay mỗi ngày nhà máy Dinh Cố thu gom,

nén xử lý đạt mức 4.6 đến 4.7 m3/ngày (khoảng 1.5 tỷ m3/năm) để sản xuất 800 tấn
LGN, 350 tấn condensate.
Đồng thời khu vực này cung đã và đang nghiên cứu tăng công suất chung của hệ thống trên 2
tỷ m3/năm.

 Cụm mỏ thứ 3 ở bể Nam Côn Sơn gồm mỏ dầu Đại Hùng đang khai thác và các mỏ khí
đã phát hiện ở khu vực xung quanh là mỏ Lan Tây – Lan Đỏ, Hải Thạch – Mộc Tinh và
mỏ dầu khí Rồng Đôi Tây… đang chuẩn bị đưa vào khai thác.
Riêng mỏ Lan Tây–Lan Đỏ với trữ lượng xác minh là 58 tỷ m3 khí sẽ cung cấp ổn định lâu dài
ở mức 2.7 tỷ m3 khi/năm. Trong vài năm tới đây, khu vực này sẽ là cụm khai thác và cung cấp
khí lớn nhất Việt Nam, đảm bảo cung cấp 5 đến 6 tỷ m3 khí/năm.
Theo dự kiến của PetroVietnam, trong khoảng từ 2003 đến 2010, cụm mỏ dầu khí ở bể Cửu
Long và Nam Côn Sơn có thể cung cấp tử 6 đến 8 m3 khí/năm sẽ là cơ sở nguyên liệu cho ngành
công nghiệp dầu khí ở Bà Rịa – Vũng Tàu và Dung Quất.

 Cụm mỏ thứ 4 tại thềm lục địa Tây Nam bao gồm mỏ Bunga Raya Kekwa – Cái Nước
đang khai thác dầu, mỏ Bunga Orkid, Bunga Raya tại khu vực thỏa thuận thương mại
Việt Nam – Malaysia sẽ là khu khai thác và cung cấp khí lớn thứ 2 và sẽ là cơ sở đảm
bảo cho sự phát triển khu công nghiệp dầu khí ở Cà Mau – Cần Thơ.

-

Lô PM3-3-CAA đã bắt đầu khai thác dầu từ tháng 8/1997. Kế hoạch phát triển khí và
các điều kiện thương mại đã thỏa thuận, cho phép hy vọng cho việc khai thác khí sẽ bắt
đầu từ cuối năm 2003 và sản lượng khai thác 2.5 tỷ m3 khí/năm cho hai phía trong thời
gian ít nhất từ 15 đến 17 năm, thậm chí có thể tới 25 đến 30 năm. Vì ngoài phần trữ

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

lượng đã phát minh là 47 tỷ m3 khí còn phần tiềm năng (khoảng 60 tỷ m3 khí) có thể
được xác minh trong những năm tới.

-

Các lô 46, 50, 51 liền kề đã khoan 11 giếng thăm dò, trong đó có 8 giếng phát hiện dầu,
đặc biệt là khí. Nếu có giải pháp thích hợp, giải quyết khó khăn (mỏ nhỏ, nhiều CO2,…)
lô 46 với trữ lượng 15 – 20 tỷ m3 khí có thể cung cấp khoảng 1 tỷ m3 khí/năm.

-

Lô B+48/95+52/97 đã giao thầu cho UNOCAL được đánh giá có thể đạt tới 160 m3 khí,
hy vọng đảm bảo cung cấp dài hạn 2- 5 tỷ m3 khí /năm.

Với tiềm năng về khí khá phong phú như vậy, nước ta có điều kiện phát triển công nghiệp dầu
khí trên toàn lãnh thổ. Khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên quý này, trong
tương lai ngành công nghiệp dầu khí sẽ là một ngành công nghiệp phát triển mạnh, đóng góp
đáng kể vào sự nghiệp phát triển của đất nước.
1.3 Tình hình khai thác khí có chứa CO2 ở Việt Nam và quy trình chế biến khí thiên nhiên:
[5]
Theo báo cáo nghiên cứu của PVEP cuối năm 2011, tình hình khai thác khí có chứa CO2 ở miền
Bắc, miền Trung, và miền Nam của nước ta có thể được tóm tắt như sau:


Miền Bắc: Hàm lượng CO2 trong khí khá cao, chủ yếu ở vùng mỏ Bạch Long. Bảng 1.1
cho biết hàm lượng CO2 ở các mỏ khí ở khu vực phía Bắc.



Miền Trung: Khu vực này có hàm lượng CO2 trong khí rất cao, đặc biệt là mỏ Cá Voi
Xanh và Rùa Biển. Hiện nay mỏ Cá Voi Xanh đang được nghiên cứu, lập kế hoạch khai
thác. Bảng 1.2 cho biết hàm lượng CO2 hàm lượng trung bình khí CO2 ở các mỏ khu vực
miền Trung.



Miền Nam: Hàm lượng CO2 trong khí cũng rất đáng được chú ý. Bảng 1.3 cho biết hàm
lượng trung bình khí CO2 ở các mỏ khí khu vực phía Nam.

 Từ những số liệu trên, ta có thể thấy các mỏ khí ở Việt Nam có hàm lượng CO2 khá cao,
đặc biệt tập trung ở các mỏ khu vực miền Bắc và miền Trung. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm
ra phương pháp tách CO2 ra khỏi dòng khí là một vấn đề rất quan trọng trong tương lai.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

Bảng 1-1 : Thông tin các khu vực mỏ có chứa CO2 ở Miền Bắc [3]
Trữ lượng CO2 (Bcf)
Khu vực

Lô

Cấu Tạo

% CO2
GHP 2P
(P50)

Trữ lượng
tiềm năng

Thái Bình

0,5

139,8

-

Hàm Rồng

7

174,6

-

Hoàng Long

6

9,5

-

Hồng Long

5

73,8

-

Hắc Long

2

63,3

-

Bạch Long

35

23,8

-

Địa Long

6,32

22,8

-

102-106
Petronas

Miền Bắc
103-107
Bạch Đằng

Tổng Miền Bắc

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

507,7

6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

Bảng 1-2: Thông tin các khu vực mỏ có chứa CO2 ở Miền Trung [3]
Trữ lượng CO2 (Bcf)
Khu
vực

Lô

Cấu Tạo

% CO2

GHP 2P
(P50)
-

773,0

-

-

467,4

85

-

2882,6

44

487,6

-

70

1674,6

-

2

983,2

-

76

16500

-

85

16000

-

4

400

-

Cá Ngừ Vĩ Đại

-

-

17500

Cá Ngừ Vĩ Đại

-

-

450

-

-

1330

-

-

1120

Hồng Hạc
Rùa Biển
Báo Đen

111-113
Vietgazprom

Báo Trắng
Báo Vàng

Miền

tiềm năng

-

Thái Phương
114-115

Trữ lượng

Cá Voi Xanh

Trung
Sư Tử Biển
Cá Heo
117-118-119
Exxonmobil

Bắc
Lead A
Lead B
Tổng Miền Trung

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

36045,4

24523

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

Bảng 1-3: Thông tin các khu vực có chứa CO2 ở Miền Nam [3]
Trữ lượng CO2 (Bcf)
Trữ
Khu vực

Lô

Cấu Tạo

% CO2

GHP 2P
(P50)

lượng
tiềm
năng

Đầm Dơi

40-61

140,6

-

17-61

308,1

-

24-68

40,6

-

2,3-29,3

2102

-

7-16,5

1597

-

8-34

2311

-

10-25

698,6

-

4-70

2445,9

-

4-67

3159,2

-

4-53

173,64

-

Lô 46B2Trường Sơn

Khánh Mỹ

JOC
Phú Tân
Kim Long

Miền Nam

48/52&52/97

Cá Voi
Ác quỷ

04/3 VSP

Thiên ƯngMãng Cầu
Cụm mỏ Phía
Nam

PM3CAA

Cụm mỏ Phía
Bắc
46CN

Tổng Miền Nam

12977

Khí thiên nhiên là một dạng năng lượng hóa thạch không màu, không mùi, thành phần chủ yếu
là metan, thành phần phụ gồm Etan, Propan, Butan, CO2, H2S…
Khí thiên nhiên cháy trong môi trường không khí và sinh nhiệt. Tuỳ thuộc vào thành phần của
hỗn hợp khí thiên nhiên mà giá trị nhiệt lượng khí cung cấp từ 700Btu/scf đến 1600Btu/scf.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM



Nguồn nhiên liệu và nguyên liệu lý tưởng cho:



Sinh hoạt: nấu ăn, sưởi ấm, đun nước,…



Công nghiệp: nhiên liệu và nguyên liệu cho các nhà máy, quá trình xử lý và chế biến
thực thẩm, sấy khô,…



Nguồn năng lượng: các nhà máy điện, tuabin...



Nhiên liệu cho các phương tiện vân chuyển: xe tải, xe bus.

Khí thiên nhiên được hình thành từ sự phân hủy xác của động vật và thực vật và được giữ lại
trong lỗ rỗng ở những tầng chứa sâu hoặc từ các mỏ khí than sâu hơn 3000ft (coal-bed methane)
Khí thiên nhiên thường phân làm 03 loại:


Khí đồng hành (associated gas) hoà tan trong dầu và khai thác cùng với dầu thô, được
tách tại đầu giếng.



Khí không đồng hành (nonassociated gas) khai thác trực tiếp từ các vỉa khí.



Khí condensate: có hàm lượng HC lỏng cao khi áp suất và nhiệt độ giảm.

Quy trình xử lý khí
Quy trình chung của hệ thống xử lý khí từ mỏ khí khai thác đến khu vực chế biến và tiêu thụ
bao gồm các module sau:


Module vỉa:

Bao gồm vỉa sản phẩm và các giếng khai thác.


Module bình tách dầu khí:

Dòng sản phẩm từ vỉa đi lên bao gồm cả chất lỏng, khí, các hạt rắn, do đó phải có các bình tách
để tách riêng.


Module xử lý khí:

Khí sau khi ra khỏi module bình tách dầu khí – nước cần phải được xử lý loại bỏ tạp chất (chất
độc hại, H2S, CO2…) trước khi đến module chế biến khí.


Module chế biến khí:

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÍ VIỆT NAM

Dòng khí từ module xử lý khí được vận chuyển tới module chế biến để tách các thành phần
riêng biệt (thông thường là các khí hóa lỏng như Etan, Propan…), loại trừ các chất độc hại đến
mức tối thiểu đạt tiêu chuẩn khí thương phẩm (như CO2, H2S, O2,…), thêm mùi cho khí thương
phẩm…

Hình 1.2: Hệ thống thu gom xử lý dầu khí [1]
Quy trình xử lý khí trên giàn nén khí cơ bản gồm các bước sau:
 Tách khí ra từ dung dịch tự do như dầu nặng, condensate, nước, hạt rắn lên theo.

 Xử lý khí để tách những chất ngưng tụ và thu hồi những hơi hydrocacbon.
 Xử lý tách hơi nước ngưng tụ mà trong một số điều kiện thích hợp nào đó nó sẽ tạo
thành hydrat.
 Xử lý để tách ra khỏi khí những hợp chất không mong muốn như H2S, CO

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

10


CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ HIỆN NAY

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KHÍ CO2 HIỆN
NAY
2.1 Nguyên nhân tách khí CO2 : [3]
Nếu không tách CO2 ra khỏi khí thiên nhiên thì khi chế biến, sử dụng khí thiên nhiên sẽ
gặp một số vấn đề sau:


CO2 có tính axit sẽ gây ăn mòn đường ống vận chuyển và thiết bị xử lý ở giàn cũng
như ở nhà máy xử lý khí trên bờ. Nếu có mặt H2O, khi áp xuất riêng phần của CO2 >
30 psi (207 kPa) sẽ gây ăn mòn đường ống đáng kể, khi pCO2 < 15 psi (103 kPa) sự ăn
mòn có thể chấp nhận được nhưng cần phải sử dụng chất ức chế. Ngoài ra, khả năng
ăn mòn đường ống còn phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và hàm lượng ẩm trong khí.



CO2 làm giảm nhiệt độ cháy của khí dẫn đến làm giảm giá trị kinh tế của khí khi đem
bán làm chất đốt.



Làm tăng hàm lượng nước trong khí.



Để đạt tiêu chuẩn thành phần khí chua cho phép đầu vào của thiết bị.

Tiêu chuẩn chất lượng của khí thiên nhiên [3]


Tiêu chuẩn Nga: [ H2S]<=20 mg/m3 ; [RSH]<=36 mg/m3



Tiêu chuẩn Mỹ: [CO2] <= 1-2%tt; [H2S] <=5,7mg/m3; [S] <=22-mg/m3…



Theo tiêu chuẩn đường ống NACE: Hàm lượng CO2 không quá 2%.



Theo tiêu chuẩn đường ống NON–NACE: Hàm lượng CO2 khoảng từ 4- 6%.

SVTH: Vũ Xuân Hiệp

11