mô phỏng và tối ưu khả năng thu hồi lpg của nhà máy xử lý khí dinh cố ở chế độ gpp chuyển đổi bằng phần mềm hysys

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

HỒ QUANG PHỔ

MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU KHẢ NĂNG THU HỒI LPG CỦA
NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ Ở CHẾ ĐỘ GPP
CHUYỂN ĐỔI BẰNG PHẦN MỀM HYSYS

Chuyên ngành :

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS. TS. LÊ MINH THẮNG

Hà Nội – Năm 2013


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luân văn là trung thực, và nội dung này chưa từng
được công bố trong bất kì công trình nghiên cứu nào trước đó.

Tác giả luận văn

Hồ Quang Phổ

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS.
Lê Minh Thắng về sự hướng dẫn nhiệt tình, định hướng và luôn động viên tôi trong
suốt quá trình triển khai luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy Cô Khoa Công nghệ Hóa học,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã truyền đạt kiến thức quý báu, là nền tảng để tôi
tiếp cận và hoàn thành luận văn này.
Xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin cảm ơn gia đình và đồng nghiệp đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho
tôi hoàn thành luận văn.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 2
MỤC LỤC .................................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. 6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................... 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ ..................................................................... 10
1.1. Thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành .................................................................... 10
1.2. Khảo sát thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam và một số nước trên
thế giới: .................................................................................................................... 10
1.3. Tính chất của khí ........................................................................................................... 12
1.3.1. Tính chất hoá học ....................................................................................................... 12
1.3.2. Tính chất vật lý .......................................................................................................... 12
1.4. Các phương trình thường sử dụng trong công nghệ chế biến khí .................................... 13
1.4.1. Phương trình Van der Waals ....................................................................................... 13
1.4.2. Phương trình Soave-Redlich-Kwong : ........................................................................ 13
1.4.3. Phương trình Benedict-Webb-Rubin ........................................................................... 14
1.4.4. Phương trình Redlich - Kwong (RK) .......................................................................... 14
1.4.5. Phương trình Peng Robinson ...................................................................................... 14
1.5. Ứng dụng của khí .......................................................................................................... 14
1.5.1. Ứng dụng của khí trong ngành công nghiệp điện ........................................................ 14
1.5.2. Với vai trò nguyên liệu trong ngành công nghiệp khác ............................................... 15
1.5.3. Vai trò của LPG trong ngành giao thông vận tải ......................................................... 15
1.6. Bức tranh về ngành khí Việt Nam.................................................................................. 16
1.6.1. Tình hình khai thác khí ở Việt Nam ............................................................................ 17

1.6.2. Các dự án khí ............................................................................................................. 19

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ ................................ 20
2.1. Các quá trình chuẩn bị khí để chế biến .......................................................................... 20
2.1.1. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học ........................................................................ 20
2.1.2. Quá trình Dehydrat ..................................................................................................... 20
2.1.3. Quá trình tách loại axit ............................................................................................... 24
2.2. Quá trình tách khí thành các phân đoạn ......................................................................... 29
Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

2.2.1. Phương pháp làm lạnh ngưng tụ. ............................................................................... 29
2.2.2. Phương pháp chưng cất ở nhiệt độ thấp ..................................................................... 33
2.2.3. Phương pháp hấp thụ bằng dầu .................................................................................. 34
2.2.4. Phương pháp hấp phụ ................................................................................................ 35

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ .................. 37
3.1. Giới thiệu về nhà máy ................................................................................................... 37
3.2. Các thiết bị chính của nhà máy [3]................................................................................. 37
3.2.1. Slug Catcher ............................................................................................................... 37
3.2.2. Bình tách ba pha V-03 ................................................................................................ 38
3.2.3. Tháp Deethanizer (C-01) ............................................................................................ 39
3.2.4. Tháp tách C-02 (Stabilizer)......................................................................................... 40
3.2.5. Tháp Splitter C3/C4 (C-03).......................................................................................... 41

3.2.6. Tháp Rectifier (C-05) ................................................................................................. 42
3.2.7. Turbo-Expander ......................................................................................................... 42
3.2.8. Thiết bị hấp phụ V-06................................................................................................. 43
3.2.9. Thiết bị tách nước sơ bộ V-08 .................................................................................... 46
3.2.10. Hệ thống máy nén đầu vào ....................................................................................... 46
3.2.11. Thiết bị Jet Compressors .......................................................................................... 47
3.2.12. Thiết bị gia nhiệt trong nhà máy ............................................................................... 47
3.3. Các chế độ vận hành của nhà máy xử lý khí Dinh Cố .................................................... 48
3.3.1. Chế độ AMF .............................................................................................................. 48
3.3.2. Chế độ MF ................................................................................................................. 50
3.3.3. Chế độ GPP................................................................................................................ 53
3.3.4. Chế độ GPP chuyển đổi.............................................................................................. 56
3.4. Sự khác biệt về mục đích sử dụng của chế độ hiện tại so với chế độ GPP ...................... 60
3.4.1. Vận hành theo quy trình xử lý khí............................................................................... 60
3.4.2. Theo quy trình thu hồi lỏng ........................................................................................ 60
3.5. Biện luận lựa chọn phương án hoạt động của nhà máy: ................................................. 61
3.5.1. Xét về mặt kinh tế ...................................................................................................... 61
3.5.2. Xét về mặt kỹ thuật .................................................................................................... 61
3.5.3. Xét về mặt sản phẩm: ................................................................................................. 62
3.6. Nguyên liệu, sản phẩm và các tiêu chuẩn sản phẩm của nhà máy xử lý khí Dinh Cố ...... 62
3.6.1. Nguyên liệu ................................................................................................................ 62
3.6.2. Sản phẩm ................................................................................................................... 63

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ GPP CHUYỂN ĐỔI TẠI NHÀ MÁY XỬ
LÝ KHÍ DINH CỐ BẰNG PHẦN MỀM HYSYS ................................................. 73
4.1. Giới thiệu về phần mềm HYSYS ................................................................................... 73
4.1.1. Giới thiệu sơ lược về Hysys ...................................................................................... 73
4.1.2. Ứng dụng của Hysys .................................................................................................. 73
4.2. Mô phỏng chế độ GPP chuyển đổi................................................................................. 74
4.2.1. Các thiết bị chính ....................................................................................................... 74
4.2.2. Phương pháp mô phỏng .............................................................................................. 74
4.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thu hồi lỏng ............................................. 81
4.3.1. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................. 81
4.3.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 82
4.3.3. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến thu hồi lỏng ............................................... 82
4.3.4. Chạy kết quả tối ưu .................................................................................................... 93
4.4. Đánh giá khả năng làm việc của các thiết bị khi mở rộng nhà máy ................................ 93

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 97

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LPG

(Liquefied Petroleum Gas) : Khí dầu mỏ hóa lỏng

DO

(Diesel Oil): Dầu Diesel

FO

(Fuel Oil): Nhiên liệu đốt lò

HC

Hydrocacbon

MTBE Methyl Tert-Butyl Ether
NGL

(Natural Gas Liquids): Phần lỏng của khí tự nhiên

LIC

(Level Indicator Controller): Bộ điều khiển hiển thị áp suất

TIC

(Temperature Indicator Controller): Bộ điều khiển hiển thị nhiệt độ

AMF (Ablolute Minium Facility): Cụm thiết bị tối thiểu tuyệt đối

MF

(Minium Facility): Cụm thiết bị tối thiểu

GPP

(Gas Processing Plant): Cụm thiết bị hoàn thiện

IBP

(Initial Boiling Point): Điểm sôi đầu

FBP

(Final boiling point): Điểm sôi cuối

SC

Slug Catcher

PFD

Process Flow Diagram

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần khí ở một số nước Châu Á (phần trăm theo thể tích) ....... 10
Bảng 1.2. Thông tin một số mỏ khí ở Việt Nam...................................................... 11
Bảng 1.3. Thành phần của khí ở bể Cửu Long (%V)............................................. 11
Bảng 1.4. Tính chất vật lý của một số cấu tử khí tự nhiên ..................................... 13
Bảng 1.5 Thống kê tiềm năng khí Việt Nam .......................................................... 17
Bảng 2.1. Các quá trình hấp thụ thường dùng ....................................................... 26
Bảng 2.2. Các quá trình sử dụng dung môi hấp thụ vật lý ................................... 28
Bảng 3.1. Thông số vận hành tháp C-01 của các chế độ ........................................ 40
Bảng 3.2. Các thông số kỹ thuật của CC-01 ........................................................... 42
Bảng 3.3. Thông số thiết kế của máy nén đầu vào.................................................. 47
Bảng 3.4. Các sản phẩm của nhà máy ở chế độ vận hành hiện tại (cập nhật ngày
24/8/2013) ................................................................................................................. 61
Bảng 3.5. Thành phần nguyên liệu đi vào nhà máy (Theo số liệu thiết kế “Sổ tay
vận hành nhà máy xử lý khí Dinh cố”, năm 2007) ................................................. 63
Bảng 3.6. Yêu cầu kỹ thuật của khí khô thương phẩm .......................................... 64
Bảng 3.7. Thành phần khí thương phẩm tại đầu ra của nhà máy xử lý khí Dinh
Cố (số liệu cập nhật ngày 24/8/2013).. ..................................................................... 65
Bảng 3.8. Yêu cầu kỹ thuật đối với khí đốt hoá lỏng .............................................. 66
Bảng 3.9. Kết quả phân tích khí LPG của nhà máy Xử lý khí Dinh Cố tại kho
Thị Vải (số liệu cập nhật tháng 1/2012) .................................................................. 67
Bảng 3.10. Các tính chất hoá lý của LPG ............................................................... 67
Bảng 3.11. Nhiệt độ ngọn lửa khí cháy của các chất với không khí: ..................... 70
Bảng 3.12.Giới hạn cháy nổ của một số chất, ở nhiệt độ 15,6 oC và áp suất 1 bar 70
Bảng 3.13. Yêu cầu kỹ thuật đối với Condensate thương phẩm ............................ 71
Bảng 3.14. Thành phần condensate Nhà máy xử lý khí Dinh Cố [3]..................... 71
Bảng 4.1. Kết quả các thông số trước và sau khi khảo sát ..................................... 88

Bảng 4.2. Kết quả mô phỏng cho hiệu suất thu hồi Bupro tối đa .......................... 93

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sản lượng khí khô của PV GAS qua các năm (Đơn vị: Triệu m3)[1] .... 15
Hình 1.2.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khấu khí của Việt Nam [6] ........... 16
Hình 1.3. Dự báo khai thác Dầu khí giai đoạn 2005 – 2025 của PetroVietNam ... 16
Hình 1.4.Bản đồ các mỏ khí tại bể Cửu Long ......................................................... 18
Hình 2.1. Sơ đồ tách nước làm lạnh ngưng tụ với Glycol [10] ............................... 22
Hình 2.2. Sơ đồ tách nước bằng dầu hấp thụ với dung môi TEG [12] ................. 23
Hình 2.3. Giản đồ pha của hệ đa cấu tử ................................................................. 29
Hình 2.4. Chu trình làm lạnh trong công nghệ chế biến khí .................................. 31
Hình 2.5. Nhiệt động học của quá trình làm lạnh khí ............................................ 32
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp có turbine giãn nở [2] 32
Hình 2.7. Sơ đồ quá trình chưng cất chế biến khí tự nhiên ................................... 34
Hình 2.8. Sơ đồ quá trình hấp thụ đơn giản bằng dầu........................................... 35
Hình 2.9. Sơ đồ quá trình hấp phụ [21] .................................................................. 36
Hình 3.1. Bình tách ba pha V-03 ............................................................................. 39
Hình 3.2. Cấu tạo thiết bị tách nước ....................................................................... 44
Hình 3.3. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị tách nước V-06A/B .......................... 45
Hình 3.4. Thiết bị tách nước sơ bộ V-08 ................................................................. 46
Hình 3.5. Cấu tạo Reboiler kiểu Kettle ................................................................... 48

Hình 3.6. Sơ đồ công nghệ chế độ AMF .................................................................. 49
Hình 3.7. Sơ đồ công nghệ chế độ MF..................................................................... 52
Hình 3.8. Sơ đồ công nghệ chế độ GPP ................................................................... 55
Hình 3.9. Sơ đồ công nghệ chế độ GPP chuyển đổi ................................................ 59
Hình 4.1. Sơ đồ PFD mô phỏng nhà máy Xử lý khí Dinh Cố bằng Hysys ............ 75
Hình 4.2. Thiết lập cho thiết bị Slug Catcher. ........................................................ 76
Hình 4.3. Thiết lập cho thiết bị hấp phụ V-06A/B. ................................................ 77
Hình 4.4. Thiết lập cho tháp C-05. .......................................................................... 77
Hình 4.5. Thiết lập cho tháp C-01. .......................................................................... 78
Hình 4.6. Thiết lập ràng buộc C5 trong Condenser ở tháp ổn định C-02.............. 79
Hình 4.7. Tổn thất áp suất ở thiết bị trao đổi nhiệt E-14 ....................................... 80
Hình 4.8. Khảo sát hiệu suất thu hồi LPG theo nhiệt độ khí đầu vào ................... 83
Hình 4.9. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất khí đầu vào......................................... 85
Hình 4.10. Khảo sát hiệu suất thu hồi LPG theo áp suất làm việc của V-03 ......... 86
Hình 4.11. Khảo sát hiệu suất thu hồi LPG theo tỉ lệ chia dòng qua E-14/CC-01 88
Hình 4.12. Khảo sát hiệu suất thu hồi LPG theo thành phần C2- đáy tháp C-01 .. 90
Hình 4.13. Khảo sát hiệu suất thu hồi LPG theo % C5 trên đỉnh C-02 ................. 91
Hình 4.14. Khảo sát % C4 ở đáy tháp C-02 ............................................................ 92

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

MỞ ĐẦU
Trong cơ cấu tiêu thụ năng lượng toàn cầu, tỷ trọng khí hiện chiếm 23,9% và tỷ

trọng này đang gia tăng nhanh chóng, dự kiến đến năm 2020 sẽ chiếm 30% tổng nhu
cầu năng lượng toàn cầu (Energy Information Administration, 2005a).
Chiếm thị phần ngày càng quan trọng bởi những vượt trội về giá trị sử dụng, khí
tự nhiên đã và sẽ ảnh hưởng sâu rộng đến cuộc sống của con người. Không những đáp
ứng nhu cầu nhiên liệu liên tục gia tăng, mà còn là nguồn nguyên cho công nghiệp hóa
dầu.
Theo “Vietnam Oil & Gas Report Q1 2011”, lượng khí tiêu thụ của Việt Nam
năm 2008 là 7.9 tỷ m3, đến năm 2012 là 11.7 tỷ m 3 và dự báo đến năm 2015 nhu cầu
sẽ là 18 tỷ m3.
Theo đánh giá của VITRA (Dự án đánh giá tổng thể tiềm năng dầu khí Việt Nam
do Na Uy tài trợ), trữ lượng khí của Việt Nam là 643 tỷ m3 khí, thời gian khai thác là
33 năm.
Như vậy, để đáp ứng sự phát triển mạnh mẽ của Ngành Công nghiệp chế biến khí
trong tương lai không xa, bên cạnh việc quy hoạch xây dựng nhiều nhà máy xử lý khí ,
chúng ta phải không ngừng cải tiến công nghệ và phương pháp sản xuất.
Không nằm ngoài mục đích trên, Luận văn “Mô phỏng thiết kế và tối ưu khả
năng thu hồi LPG của nhà máy Xử lý khí Dinh Cố ở chế độ GPP chuyển đổi bằng
phần mềm HYSYS”, sẽ mô phỏng công nghệ của Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố với sự
hỗ trợ của phần mềm Hysys; nhằm thu được sản lượng LPG lớn nhất, góp phần nâng
cao hiệu quả kinh tế của nhà máy này.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ
1.1. Thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành
Những cấu tử cơ bản của khí tự nhiên và khí đồng hành là Metan (lớn nhất),
Etan, Propan, Butan (n-Butan và i-Butan), còn Pentan và các hydrocacbon no mạch
thẳng có khối lượng phân tử lớn hơn thì chiếm lượng không đáng kể.

Khí tự nhiên: thành phần chủ yếu là Metan (hàm lượng khí Metan chiếm
một tỷ lệ lớn 80 ÷ 90% thể tích), hàm lượng khí Etan chỉ chiếm khoảng 1 ÷ 2%, còn
các khí khác có thành phần không đáng kể. Các mỏ khí tự nhiên là các túi khí nằm sâu
dưới mặt đất và thành phần của chúng ở bất cứ nơi nào của túi khí cũng đều giống
nhau.

Khí đồng hành: ngoài thành phần nhiều nhất là Metan còn chứa Etan,
Propan, Butan và các hydrocacbon nặng với hàm lượng lớn hơn đáng kể so với khí tự
nhiên. Propan và Butan chiếm khoảng từ 20 ÷ 50%, C5+ có thể chiếm từ 2 ÷ 5%.
Thành phần những cấu tử cơ bản trong khí thay đổi trong một phạm vi khá rộng tuỳ
theo mỏ dầu khai thác, thậm chí ở cùng một mỏ nhưng ở các giai đoạn khai thác khác
nhau thì tỷ lệ các thành phần cũng khác nhau.

Thời gian khai thác càng dài thì áp suất của khí trên bề mặt pha lỏng
càng giảm dần nên khí càng khai thác thời gian về sau thì càng nặng hơn.
Ngoài ra trong thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành còn chứa một phần
nhỏ các tạp chất như N2, CO2, H2S, He... và các kim loại như Ni, V, Fe... Tuy nhiên, do
nguồn gốc của các hydrocacbon khác nhau nên thành phần của chúng cũng khác nhau.
1.2. Khảo sát thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành ở Việt Nam và
một số nước trên thế giới:
Bảng 1.1. Thành phần khí ở một số nước Châu Á (phần trăm theo thể tích)
Các cấu tử

Thành phần của khí

Indonesia

Thái Lan

Việt Nam

CH4

65,40

67,20

71,50

C2H6

6,40

8,70

12,52

C3H8

6,60

4,50

8,61

i-C4H10

1,50

1,00

1,75

n-C4H10

2,10

1,00

2,96

3,00

0,80

184

15,0

16,0

0,7

C5

+

CO2, H2S
Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Bảng 1.2. Thông tin một số mỏ khí ở Việt Nam
Lô hợp đồng

Năm bắt đầu
khai thác

Loại khí

Tiền Hải C

ĐBSH

1981

Khí tự nhiên

D14&Sông Trà Lý

ĐBSH

2004

Khí tự nhiên

Lan Tây

06-1

2002

Khí tự nhiên

Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây

11-2

2006

Khí tự nhiên

Bạch Hổ

09-1

1995

Khí đồng hành

Rạng Đông

15-2

2001

Khí đồng hành

Phương Đông

15-2

2008

Khí đồng hành

Cá Ngừ Vàng

09-2

2008

Khí đồng hành

PM3-CAA&46Cái Nước

2003

Khí tự nhiên & đồng
hành

Mộc tinh

05-3

2013

Khí tự nhiên

Hải Thạch (Nam Côn
Sơn - 2 triệu m3 khí/ngày
và 7.250 thùng khí ngưng
tụ/ngày)

05-2

2013

Khí tự nhiên

Tên mỏ

Bunga Kekwa - Cái Nước

Bảng 1.3. Thành phần của khí ở bể Cửu Long (%V)
Cấu
tử

Rồng ( Lô 09)

Bạch
Hổ
(Lô 09)

Khí tự nhiên

Khí Đồng hành

Rạng
Đông
(Lô 15-2)

Ruby
(Lô 01)

CH4

76,82

84,77

76,54

77,62

78,02

C2H6

11,87

7,22

6,89

10,04

10,67

C3H8

5,98

3,46

8,25

6,94

6,70

C4H10

1,04

1,70

0,78

2,83

1,74

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

C5 +

0,32

1,30

0,05

0,97

0,38

N2

0,50

-

-

0,03

0,60

CO2

1,00

-

-

0,42

0,07

H2 S

-

-

-

-

-

Từ các bảng số liệu trên ta thấy rằng các cấu tử cơ bản của khí thiên nhiên và khí
đồng hành là các hydrocacbon no, các parafin dãy đồng đẳng của Metan. Khí thiên
nhiên thì cấu tử chủ yếu là Metan, còn khí đồng hành thì thành phần thay đổi khá rộng,
cấu tử C2+ chiếm hàm lượng đáng kể trong thành phần của khí và qua so sánh ban đầu
từ các bản số liệu trên về thành phần khí đồng hành ở Việt Nam và một số nước trên
thế giới thì thành phần khí đồng hành ở Việt Nam có chứa hàm lượng khí Axit là thấp,
điều này rất thuận lợi cho việc chế biến và sử dụng các sản phẩm khí, trong khi đó
thành phần các khí này trong mỏ khí đồng hành ở Thái Lan và Indonesia chiếm hàm
lượng rất cao (15 ÷ 16%).
Như vậy, khí dầu mỏ Việt Nam thuộc loại khí ngọt, hàm lượng các khí Axit rất ít,
khoảng 2g/100m3. Vì vậy khí dầu mỏ Việt Nam rất thuận lợi cho việc chế biến, sử
dụng, an toàn với thiết bị và ít gây ô nhiễm môi trường.
1.3. Tính chất của khí
1.3.1. Tính chất hoá học
Các hydrocacbon trong khí là hydrocacbon no, nên tính chất của khí là tính chất
của hydrocacbon no. Ở điều kiện thường các hydrocacbon no rất bền vững do cấu trúc
có liên kết C-C và C-H không phân cực hoặc ít phân cực, do đó chúng không phản ứng
với các axit hoặc bazơ mạnh và với nhiều hoá chất khác.
1.3.2. Tính chất vật lý
Đặc điểm chung của các khí hydrocacbon.

Khí hydrocacbon không màu, không mùi, không vị. Vì vậy để kiểm tra
độ rò rỉ của khí người ta thêm vào chất tạo mùi, tuỳ theo yêu cầu mức độ an toàn. Chất
tạo mùi thường sử dụng trong các quy trình kiểm tra độ rò rỉ của khí là Mercaptan.

Tính tan của chúng không giống nhau, không trộn lẫn với nước và dể
dàng hoà tan trong các dung môi hữu cơ.

Điểm sôi của các hydrocacbon no mạch thẳng tăng dần theo số nguyên
tử cacbon trong mạch.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Bảng 1.4. Tính chất vật lý của một số cấu tử khí tự nhiên
Điểm sôi
(0C/1atm)

Tên hợp
chất
CH4
C2H6
C3H8
n-C4H10

-161,5
-88,6
-42,1
-0,579

Tỷ trọng
trọng pha
lỏng
0,424

0,546
0,561
0,579

Tỷ trọng
pha khí
(khí/kk)
0,55
1,04
1,52
2,01

Năng suất
tỏa nhiệt
(Kcal/m 3)
0,25
17,82
24,64
30,60

Tốc độ
cháy
(cm/s)
33,8
37,0
38,5
38,0

1.4. Các phương trình thường sử dụng trong công nghệ chế biến khí
1.4.1. Phương trình Van der Waals

Phương trình Vander Waals được xây dựng dựa theo phương trình trạng thái khí
lý tưởng nhưng nó được hiệu chỉnh cho thể tích riêng phần của các phân tử trong khí,
trong đó thể tích khí thực có giá trị (V-b) được thay thế cho thể tích khí lý tưởng V.
Sự mất mát áp suất trong hoạt động của khí vì lực hấp dẫn và va chạm được hiệu chỉnh
bằng cách lấy giá trị (P+a/V2) thay thế cho áp suất thực.
Phương trình Van der Waals được viết như sau:
(P 

a
).(V  b)  R.T
V2

Đây là phương trình hiệu chỉnh đầu tiên nhưng ít được sử dụng.
1.4.2. Phương trình Soave-Redlich-Kwong :
Phương trình Soave-Redlich-Kwong có thể tính chính xác cả pha lỏng và pha hơi. Bao
gồm đánh giá tính chất của đơn chất, tính toán cân bằng lỏng – hơi và giản đồ pha của
hệ hai cấu tử [5].
P

RT
a

V  b V (V  b)

Trong đó:
b = 0.08664

RTC
Pc

a = 0.42748

( RTc ) 2
1  m 1  Tr
Pc

Tr =







2

T
Tc

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

m = 0.480 + 1.574 - 0.1762
1.4.3. Phương trình Benedict-Webb-Rubin

C0 D0 E0 2
d 3
d 6 c 3
P  RT  ( B0 RT  A0  2  3  4 )   (bRT  a  )    (a  )   2 (   2 ) exp( 2 )
T
T
T
T
T
T

Trong đó Ao, Bo, Co, Do, Eo, α, β, γ là các hằng số quan hệ
Phương trình BWR mô tả chính xác trạng thái các hỗn hợp khí, còn đối với các
hỗn hợp lỏng thì nó chỉ được áp dụng khi khối lượng riêng của chất lỏng d < do
(trong đó d o là khối lượng riêng tới hạn). Khi áp dụng phương trình BWR ta sẽ tìm
được khối lượng riêng pha khí với giá trị tìm được là giá trị nhỏ nhất và khối lượng
riêng pha lỏng với giá trị tìm được lớn nhất.
1.4.4. Phương trình Redlich - Kwong (RK)
Phương trình được xây dựng dựa trên phương trình Van der Waals:
P

RT
a

Vm  b
T Vm (Vm  b)

Trong đó :
a

0.42748R 2TC2.5
Pc

b

0.08662 RTc
PC

1.4.5. Phương trình Peng Robinson
Phương trình này được sử dụng khá phổ biến trong khoảng thay đổi rộng của
nhiệt độ và áp suất, hầu hết các tính chất lý học được tính toán tương đối chính xác so
với giá trị thực nghiệm. Phương trình như sau: [6]
P

RT
a(T )

V  b V (V  b)  b(V  b)

1.5. Ứng dụng của khí
1.5.1. Ứng dụng của khí trong ngành công nghiệp điện
Hiện nay lượng khí thương mại được sản xuất tại nhà máy Dinh Cố cung cấp cho
hai nhà máy điện Bà Rịa và Phú Mỹ mỗi ngày là 5,7 triệu m3 khí.
Nằm trong dự án khí Phú Mỹ - TP HCM (2000-2003), còn có nhà máy điện
Nhơn Trạch I công suất 450 MW, nhà máy điện Nhơn Trạch II công suất 750 MW, và
nhà máy điện Hiệp Phước công suất 375 MW.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 14

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Hình 1.1. Sản lượng khí khô của PV GAS qua các năm (Đơn vị: Triệu m3)[1]
Những nhà máy điện đang sử dụng FO và DO cũng đang có những kế hoạch
chuẩn bị chuyển sang sử dụng khí đốt, những nhà máy ở xa đường ống dẫn khí cũng
có những kế hoạch sử dụng condensate hay LPG thay cho dầu FO hoặc DO. Việc sử
dụng condensate hoặc LPG cho phép giảm đáng kể lượng chất độc thải ra môi trường.
1.5.2. Với vai trò nguyên liệu trong ngành công nghiệp khác
Khí dầu mỏ (bao gồm khí đồng hành và khí tự nhiên) là một nguồn nguyên liệu
quan trọng trong công nghiệp tổng hợp các hợp chất hữu cơ cơ bản.
Một khu liên hợp điện đạm được xây dựng tại Phú Mỹ (Bà Rịa-Vũng Tàu). Đây
là dự án liên hợp các nhà máy điện chạy bằng khí lớn nhất tại Việt Nam, cung cấp
khoảng 2485MW và một nhà máy sản xuất phân đạm, sản lượng thiết kế 740 ngàn tấn
urê/năm, điều này đảm bảo cung cấp lượng phân đạm cho sản xuất nông nghiệp trong
nước và một phần để xuất khẩu, góp phần nâng cao hiệu quả quá trình sản xuất khí.
1.5.3. Vai trò của LPG trong ngành giao thông vận tải
Hiệu quả nhất và triển vọng nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải là sử dụng
LPG thay thế cho loại nhiên liệu truyền thống là xăng và dầu Diesel cho các loại xe ô
tô.
Hầu hết các loại xe ô tô đều có thể thiết kế lắp đặt các thiết bị chuyển đổi để sử
dụng LPG. Tuy vẫn còn nhiều khó khăn trong quá trình lắp đặt, nhưng đây là một
phương án có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật cũng như trong mục đích tiết kiệm năng
lượng đặc biệt quan trọng đối với vấn đề ô nhiểm môi trường.
Ngoài ra, khí còn được sử dụng làm nhiên liệu cho lò đốt công nghiệp, nhằm
mục đích gia nhiệt cho các loại lưu chất được sử dụng làm chất tải nhiệt, cung cấp cho
các quá trình sản xuất, sử dụng trong nông nghiệp như sấy nông sản..v..

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 15


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

1.6. Bức tranh về ngành khí Việt Nam
Nền tảng cơ bản đầu tiên để phát triển ngành công nghiệp khí ở nước ta là nguồn
khí.
Khí khô sản xuất, tỷ m3
Khí tiêu thụ, tỷ m3
Khí xuất khẩu, tỷ m3

Hình 1.2.Tình hình sản xuất, tiêu thụ và xuất khấu khí của Việt Nam [7]
Trữ lượng khí tại Việt Nam được đánh giá rất lớn, theo Petro Vietnam các mỏ
khí phân bố rộng rãi từ Bắc đến Nam trong đó chủ yếu tập trung tại bốn vùng trũng
chính: Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Cửu Long và Vùng Mã Lai – Thổ Chu.

Hình 1.3. Dự báo khai thác Dầu khí giai đoạn 2005 – 2025 của PetroVietNam
Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 16


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Tiềm năng khí của Việt Nam được thống kê trong bảng sau:
Bảng 1.5 Thống kê tiềm năng khí Việt Nam
Các vùng trũng

Trữ lượng tiềm năng
(Tỷ m3)

Trữ lượng thực tế
(Tỷ m3)

Sông Hồng

28 ÷ 56

5.6 ÷ 11,2

Cửu Long

84 ÷ 140

42 ÷ 70

Nam Côn Sơn

532 ÷ 700

140 ÷ 196

Mã Lai – Thổ Chu

84 ÷ 140

14 ÷ 42

Các vùng khác

532 ÷ 700

–

Tổng

1260 ÷ 1736

201,6 ÷ 319,2

Về mặt tiềm năng, bể Nam Côn Sơn và Sông Hồng có triển vọng về khí, bể Cửu
Long có triển vọng về dầu nhưng đồng thời cũng có một lượng khí đồng hành rất lớn.
Ngoài ra còn 3 mỏ khí phát hiện tại Đà Nẵng, trong đó hai mỏ lớn có trữ lượng
khai thác dự báo khoảng 700 tỷ m 3, tuy nhiên lượng CO2 trong bể cũng khá cao do đó
tiềm năng kinh tế cũng thấp.
1.6.1. Tình hình khai thác khí ở Việt Nam
Hiện nay, ở thềm lục địa phía Nam, có các mỏ dầu quan trọng đã và đang được
xúc tiến khai thác đó là mỏ Bạch Hổ, mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng và mỏ khí Lan Tây Lan Đỏ. Tình hình khai thác của các mỏ như sau:
1.6.1.1. Mỏ Bạch Hổ
Nằm ở vùng trũng Cửu Long, cách bờ biển Vũng Tàu 120 km và ở độ sâu 50m.
Khí đồng hành mỏ Bạch Hổ có sản lượng khai thác tương ứng khi khai thác một tấn
dầu đạt khoảng từ 181200 m3 khí. Từ tháng 05/1995 Liên doanh VietsoPetro đã đưa

vào hoạt động hệ thống dẫn khí Bạch Hổ vào bờ, năng suất từ 3 đến 4 triệu m 3/ngày
trong giai đoạn I. Ở giai đoạn II, sau khi lắp đặt thêm giàn nén, lượng khí đồng hành
được nâng lên 5 triệu m3/ngày cung cấp cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố. Sản lượng
khai thác ước tính của Bạch Hổ đạt khoảng 1,5 đến 2 tỷ m3.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Hình 1.4.Bản đồ các mỏ khí tại bể Cửu Long
1.6.1.2. Mỏ Đại Hùng
Được phát hiện vào năm 1980, cách đất liền 120 km, dưới mực nước sâu khoảng
100  120m. Dự đoán lượng khí đồng hành có thể khai thác đạt 1 tỷ m 3, ít hơn lượng
khí khai thác được tại mỏ Bạch Hổ. Mỏ Đại Hùng bắt đầu được khai thác từ năm
1994, nhưng đến nay lượng khí đồng hành tại mỏ vẫn bị đốt bỏ. Đây là vấn đề cần
được quan tâm để nâng cao giá trị của quá trình khai thác.
1.6.1.3. Mỏ Rồng
Hiện đang được khai thác, ước tính trữ lượng tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng
khoảng 25 tỷ m3. Sản lượng khí có thể khai thác tại mỏ Rồng (gồm cả khí khô và khí
đồng hành) khoảng 5 tỷ m 3.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 18

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

1.6.1.4. Mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ
Mỏ Lan Tây được phát hiện vào năm 1993 và mỏ Lan Đỏ được phát hiện vào
tháng 12 năm 1998 thuộc bể trầm tích Nam Côn Sơn ngoài khơi vùng biển phía nam,
trữ lượng ước tính mỏ Lan Đỏ là 12 tỷ m3 và mỏ Lan Tây là 46 tỷ m3.
1.6.1.5. Mỏ Tiền Hải – Thái Bình
Bắt đầu được khai thác từ năm 1981 với trữ lượng ban đầu xác định là 1,2 tỷ m3,
khai thác chủ yếu cho địa phương với sản lượng cung cấp hàng năm khoảng 1130 triệu
m3/năm.
1.6.2. Các dự án khí
1.6.2.1. Dự án khí thiên nhiên Nam Côn Sơn
Được ví như là cột sống của ngành công nghiệp khí Việt Nam, là một trong
những dự án khí lớn nhất của Việt Nam với chi phí lên đến 1,3 tỷ USD bao gồm 3 dự
án được triển khai trong 2 giai đoạn: giai đoạn đầu tiến hành khai thác với lưu lượng
khí 7 tỷ m 3/năm và trong giai đoạn 2 (2010 ÷ 2015) đạt 7 tỷ m3 khí/năm.
Hiện nay bên cạnh các dự án đang khai thác khí, PetroVietnam đã hoàn thành dự
án đường ống Phú Mỹ - TP. Hồ Chí Minh với công suất 2 tỷ m 3 khí/năm, vốn đầu tư
70 triệu USD, vận chuyển một phần khí từ bể Cửu Long và Nam Côn Sơn về cung cấp
cho nhà máy điện Hiệp Phước, Thủ Đức và các khu công nghiệp dọc tuyến ống.
1.6.2.2. Dự án khí Tây Nam Bộ
Sản lượng khí từ năm 2003 vào khoảng 2,5 tỷ m 3 khí/năm, khai thác ổn định 15 ÷
17 năm với trữ lượng xác minh khoảng 45 tỷ m3 (60 tỷ m3 tiềm năng).
Theo quy hoạch phát triển của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, dự án đường ống
dẫn khí Lô B – Ô Môn do Tập đoàn Dầu khí Việt Nam làm chủ đầu tư với tổng mức
đầu tư khoảng 01 tỷ USD, nhằm vận chuyển khí tự nhiên từ các Lô B & 48/95 và
52/97 thuộc vùng biển Tây Nam Việt Nam. Khi hoàn thành vào năm 2014, với công

suất vận chuyển khí đạt 18,3 triệu m3/ngày đêm (6,4 tỷ m3/năm), dự án sẽ cung cấp khí
nhiên liệu cho các nhà máy điện tại Trung tâm Điện lực Ô Môn, Trà Nóc của Cần Thơ
(tổng công suất 3.000MW), một phần khí được cung cấp bổ sung cho Khu công
nghiệp Khí Điện Đạm tại tỉnh Cà Mau và các hộ tiêu thụ khác ở miền Tây Nam Bộ

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 19


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ 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. 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, H2Svà các hợp chất hữu cơ của S.
Trước khi đưa vào chế biến, khí cần phải qua công đoạn chuẩn bị, tại đó tiến
hành bỏ các tạp chất kể trên bằng các quá trình tách bụi, tách hơi nước và các khí axit.
2.1. Các quá trình chuẩn bị khí để chế biến
2.1.1. Làm sạch khí khỏi các tạp chất cơ học
Sự có mặt các hợp chất cơ học trong khí, nó gây ảnh hưởng xấu tới quá trình hoạt
động của các thiết bị, phức tạp trong quá trình vận chuyển, không an toàn trong sử
dụng và ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Do vậy, nguyên liệu vào phải được
tách các hợp chất cơ học ra khỏi khí. Quá trình làm sạch được phân thành hai phương
pháp: Phương pháp làm sạch khô và phương pháp sạch ướt [2].
Làm sạch khô là phương pháp làm sạch khí dựa vào lực ly tâm, lực trọng trường
hoặc lực hút tĩnh điện.

Làm sạch khí bằng phương pháp lọc ướt, thực tế thiết bị lọc ướt thường sử dụng là loại
thiết bị rửa khí kiểu bọt. Thiết bị này hoạt động theo nguyên tắc hấp thụ bằng dầu. Khí
chuyển động từ dưới lên xuyên qua lớp dầu, các hạt bụi sẽ được lớp dầu giữ lại, dòng
khí tiếp tục chuyển động lên trên và ra ngoài. Với loại thiết bị này thì tốc độ dòng khí
có tác động trực tiếp đến hiệu suất làm việc của thiết bị. Tốc độ dòng khí có thể đạt từ
0,5 đến 1,5 m/s. Hiệu suất tách bụi của thiết bị: tách được 99% hạt bụi có kích thước
lớn hơn 5m và tách được 75% ÷ 80% hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 5m.
2.1.2. Quá trình Dehydrat
Mục đích: Trong dòng khí có chứa các phân tử nước, khi gặp điều kiện nhiệt độ
áp suất thích hợp thì nó tạo thành các tinh thể hydrat, gây bịt kín các đường ống dẫn và
ảnh hưởng đến quá trình làm việc của thiết bị vận chuyển, van, đường ống. Mặt khác,
trong khí có nước và H2S thì trong điều kiện thuận lợi sẽ đẩy mạnh quá trình ăn mòn.
Tách nước ra khỏi dòng khí nhằm làm cho dòng khí có nhiệt độ điểm sương thấp hơn
nhiệt độ tối thiểu mà ở đó dòng khí được vận chuyển và xử lý.
Quá trình hình thành hyđrat xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn
hợp khí lớn hơn áp suất hơi bão hoà của hyđrat. Hydrat được tạo thành ở nhiệt độ cao
hơn 0oC- là nhiệt độ đông đặc của nước [8]. Như vậy, để làm giảm khả năng tạo thành
hyđrat thì phải thêm vào chất ức chế hoặc làm giảm hàm lượng nước trong khí, khi đó
Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 20


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

áp suất riêng phần của hơi nước trong khí sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất của hyđrat,
nên sẽ làm ngưng quá trình tạo thành hydrat. Quá trình dehyđrat hoá gồm có bốn
phương pháp như sau [9]:



Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế



Phương pháp hấp thụ



Phương pháp hấp phụ



Phương pháp thẩm thấu

Trong số các phương pháp trên, hiện nay hai kỹ thuật tách loại nước thường được
sử dụng là khử nước bằng phương pháp hấp phụ và khử nước bằng phương pháp hấp
thụ [9].
2.1.2.1. Phương pháp làm lạnh với sự có mặt của chất ức chế
Về nguyên tắc người ta bơm các chất ức chế vào để ngăn cản quá trình tạo thành
hyđrat. Bản chất của phương pháp này là đưa chất ức chế vào dòng khí ẩm, nó sẽ hoà
tan trong nước tự do, làm giảm áp suất riêng phần của nước trong khí và làm giảm
nhiệt độ hình thành hyđrat. Chất ức chế thường sử dụng là glycol hoặc methanol.
Glycol thường dùng là DEG (dietylen glycol), TEG (trietylen glycol), EG (etylen
glycol) với nồng độ khoảng 60 - 80% khối lượng.
Sự lựa chọn glycol nào phụ thuộc nhiều yếu tố:
- Nhiệt độ đông đặc của dung dịch glycol
- Độ nhớt dung dịch glycol
- Độ hạ nhiệt độ điểm sương đối với nồng độ glycol đã cho

- Thành phần khí
- Khả năng hòa tan của glycol
- Glycol được dùng phải bền nhiệt, dễ tái sinh
- Hòa tan ít hoặc không hòa tan hydrocacbon

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 21


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng
Hơi nước

2

1
Khí vào

8

Làm lạnh

Hydrocacbon
3
Hydrocacbon

Khí khô
Gia nhiệt

4
Glycol giàu nước

5

6
7

Glycol sạch

9

Hình 2.1. Sơ đồ tách nước làm lạnh ngưng tụ với Glycol [11]
1. Thiết bị trao đổi nhiệt khí khí
2. Thiết bị làm lạnh khí
3. Bình tách ba pha
4. Bình tách
5. Trao đổi nhiệt giữa Glycol tái sinh và Glycol giàu nước
6. Thiết bị lọc
7. Bồn chứa
8. Reboiler
9. Bơm
2.1.2.2. Phương pháp hấp thụ
Trong trường hợp này, khí tự nhiên được làm khô bởi trao đổi ngược chiều với
dung môi có ái lực mạnh với nước. Dung môi thường sử dụng là glycol. Khí đã tách
nước ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ, glycol đi ra ở đáy được chưng cất và tái sử dụng [12].

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 22

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

Khí stripping
bão hòa hơi
Gaz
d'entrainement
nước

Torcher
Flare BP

satureïen eau

14,5Mpa
o
35MPa
C
14,5
Khí
Gaz traiteï 35oC
Hàm lượng nước
khô Teneur en eau:3 35g/1000m3
0.035g/m
TC
0,12
MPa

Reboiler

Aerorefrigerant
Làm
mát

Gaz stripping
d'entrainement
Khí
BểStockage
chứa
TEG
99,6%
TEGaì99,6%

TEG aì

TEG
99,6%
99,6%

1,0 MPa

Filtre
Bộ
lọc

Tháp
hấp thụ

Contacteur

Pompe
Bơm
Filtre
Bộ
lọc

LC

Seïparateur
Bình
tách

FlareMP
Torcher

Khí ẩm
14,5Mpa
Gas14,5 MPa
35oC35oC

Fuel gas

Teneur en eau:

Hàm lượng nước
510g/1000m3
0.51g/m3

Condensat

Hình 2.2. Sơ đồ tách nước bằng dầu hấp thụ với dung môi TEG [13]
2.1.2.3. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp này được sử dụng khi yêu cầu khí sản phẩm có độ sạch cao. Quá
trình này được tiến hành khi người sử dụng một pha rắn có bề mặt riêng lớn, để giữ lại
một cách chọn lọc trên bề mặt nó các cấu tử cần tách. Do vậy, các chất hấp phụ
thường được đặc trưng bởi cấu trúc xốp với các mao quản rất nhỏ để tạo ra bề mặt
riêng lớn.
Các chất hấp phụ thường sử dụng là: Nhôm hoạt tính, silicagel, đất sét, zeolit
[14].
Những ưu nhược điểm của phương pháp:
- Ưu điểm: Cho hiệu suất làm sạch rất cao, có thể làm giảm hàm lượng nước
xuống còn 0,01 ppm và tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương thấp, đồng thời zeolit có
thể làm việc ở nhiệt độ cao.
-

Nhược điểm: Giá thành tương đối cao do đó chỉ áp dụng khi yêu cầu

nhiệt độ điểm sương thấp.

Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 23


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS.TS. Lê Minh Thắng

2.1.2.4. Phương pháp thẩm thấu.
Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào sự thẩm thấu của khí qua màng thẩm
thấu. Dưới tác dụng của áp suất thì màng thẩm thấu sẽ cho các phân tử có kích thước
nhỏ hơn kích thuớc của màng qua còn các cấu tử có kích thước lớn như nước sẽ bị giữ
lại. Như vậy, áp suất càng cao thì quá trình thẩm thấu càng nhanh. Phương pháp này
chỉ áp dụng khi độ tinh khiết của khí không cao.
Quá trình này hiện nay được sử dụng rất hạn chế trong công nghiệp. Tuy nhiên,
nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng của phương pháp này, chẳng hạn
khi so sánh với quá trình tách nước bằng glycol, nó tỏ ra kinh tế hơn, đặc biệt khi tiến
hành ngoài khơi [15].
2.1.3. Quá trình tách loại axit
Quá trình tách loại axit nhằm mục đích:


Hạn chế sự ăn mòn thiết bị, bình chứa...



Đảm bảo tiêu chuẩn về sản phẩm thương mại.



Đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường .



Tách H2S làm nguyên liệu cho sản xuất lưu huỳnh, Axit H2SO4...

Khi chọn các phương pháp làm sạch khí cần phải chú ý đánh giá thành phần của
nguyên liệu bao gồm cả những tạp chất mà trong khí thành phẩm yêu cầu phải loại bỏ.

Để loại bỏ khí Axit ra khỏi khí tự nhiên và khí đồng hành có thể sử dụng các phương
pháp sau:


Phương pháp hấp thụ



Phương pháp hấp phụ.



Phương pháp thẩm thấu.



Phương pháp chưng ở nhiệt độ thấp.

2.1.3.1. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp này được sử dụng khi yêu cầu độ sạch của khí sản phẩm rất cao.
Tác nhân hấp phụ thường sử dụng nhất là Zeolithe. Nếu dùng loại Zeolithe 4A, 5A thì
có thể thực hiện đồng thời quá trình dehyđrat hóa và quá trình khử Axit. Khí sản phẩm
khi sử dụng Zeolithe 4A, 5A đạt yêu cầu kỹ thuật rất cao hàm lượng nước còn 0,1ppm,
nồng độ H2S còn 20 -40 mg/m3. Do đó có thể tiến hành đồng thời để khử nước và
Axit. Ngoài ra, người ta còn dùng phổ biến zeolithe 13A vì loại Zeolithe này có thể
tách được cả Mercaptan. Tuy nhiên, khi có mặt CO2, rây phân tử sẽ xúc tác cho phản
ứng giữa CO2 và H2S tạo thành COS [16].
Học viên: Hồ Quang Phổ

Trang 24