Giáo trình Công nghệ khí (Nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN : CƠNG NGHỆ KHÍ NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 210/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí phát triển mạnh mẽ, đóng vai trị quan trọng kinh tế nước ta tồn giới Các q trình cơng nghệ, thiết bị q trình khai thác, chế biến dầu khí ngày hồn thiện, nhằm tối ưu hóa, nâng cao hiệu sản xuất – kinh tế “Công nghệ xử lý khí” mơn chun ngành đặc biệt quan trọng chương trình học học sinh nghề “Vận hành thiết bị khai thác dầu khí” Mơn học biên soạn nhằm cung cấp cho học sinh kiến thực nguồn gốc hình thành, thành phần tính chất khí tự nhiên Các q trình công nghệ, thiết bị thông số vận hành cơng nghệ xử lý khí bao gồm: tách condensate, q trình làm khơ khí, q trình xử lý khí axit v.v… Bên cạnh việc trang bị kiến thức bản, sách cung cấp số liệu, thơng tin cụ thể q trình khai thác, vận chuyển chế biến khí tự nhiên; từ giúp cho học sinh có nhìn tổng qt ngành cơng nghiệp dầu khí nước ta Mặc dù sách biên soạn sở tham khảo tài liệu ngồi nước, song khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến quý độc giả Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ks Phạm Thế Anh Ks Vũ Xuân Thạch ThS Phạm Hữu Tài Trang MỤC LỤC CHƯƠNG I: QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ 10 1.1 Q TRÌNH KHAI THÁC KHÍ 12 1.2 CÔNG NGHỆ KHAI THÁC KHÍ 39 CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH BƠM ÉP KHÍ 47 2.1 CƠNG NGHỆ BƠM ÉP KHÍ 49 2.2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG BƠM ÉP KHÍ TRÊN MƠ HÌNH 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: CƠNG NGHỆ KHÍ Mã mơ đun: PETP642158 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mơ đun thuộc chun mơn chương trình đào tạo Mơ đun dạy trước mô đun vận hành hệ thống khai thác dầu khí mơ hình sau mơn học, mơ đun sở 3.2 Tính chất: Mơ đun trang bị kiến thức công nghệ khai thác khí cơng nghệ bơm ép khí cho HSSV 3.3 Ý nghĩa vai trị mơ đun: Giáo trình trình bày cách có hệ thống kiến thức cơng nghệ chế biến khí thường dùng cơng nghiệp dầu khí Mục tiêu mơ đun: Cơng nghệ chế biến khí giàn khai thác khâu quan trọng khai thác khí trước vận chuyển đến nhà máy chế biến khí Chính địi hỏi người thợ phải hiểu cơng nghệ biết cách vận hành thành thạo 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày sơ đồ cơng nghệ, trang thiết bị q trình khai thác khí bơm ép khí 4.2 Về kỹ năng: B1 Vận hành hệ thống khai thác khí quy trình B2 Vận hành hệ thống bơm ép khí quy trình 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Tuân thủ tuyệt đối qui định an toàn, pccc, nội quy phịng học/ phịng mơ hình quy chế nhà trường; C2 Tuân thủ qui trình vận hành thiết bị khí, điện, tự động hóa có liên quan; C3 Xác định cơng việc phải thực hiện, hồn thành cơng việc theo u cầu, không để xảy cố, hư hỏng hệ thống thiết bị; C4 Hướng dẫn, kèm cặp nhân viên vận hành bậc cải thiện kỹ năng, kiến thức vận hành để đảm nhiệm nhiệm vụ tương tự Nội dung mơ đun: 5.1 Chương trình khung Mã MH/MĐ/HP I COMP654002 COMP612004 Tên môn học, mô đun Các mơn học chung/ đại cương Giáo dục trị Pháp luật Thời gian đào tạo (giờ) Trong Số Thực Thi/ tín Tổng hành/ Kiểm Lý số thí nghiệm/ tra thuyết tập/ thảo luận LT TH 23 465 180 260 17 75 30 41 18 29 10 0 Trang Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An COMP624010 ninh COMP613006 Tin học FORL616001 Tiếng Anh SAEN512001 An tồn vệ sinh lao động Các mơn học, mơ đun chuyên II môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun kỹ thuật sở MECM512003 Vẽ kỹ thuật - ELEI522003 Điện kỹ thuật AUTM512111 Cơ sở điều khiển q trình PETR522001 Hóa Đại cương PETD523031 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên môn II.2 ngành, nghề PETD622032 Địa chất dầu khí PETD623033 Cơ sở khoan PETD523034 Cơ sở khai thác PETD622035 Địa chất môi trường PETP533151 Vận hành van Thiết bị hoàn thiện giếng khai PETP533152 thác PETP534153 Vận hành Bơm PETP533154 Vận hành máy nén PETP534155 Vận hành thiết bị tách dầu khí PETP643156 Vận hành thiết bị nhiệt Hệ thống thu gom vận PETP543157 chuyển dầu khí PETP642158 Cơng nghệ khí Vận hành hệ thống khai thác PETP545159 mơ hình Vận hành hệ thống khai thác PETP643160 mơ hình PETR554261 Thực tập sản xuất PETR653262 Khóa luận tốt nghiệp Tổng cộng COMP612008 60 51 4 75 36 35 2 75 120 30 15 42 23 58 72 2 0 63 1560 429 1052 30 49 13 3 255 45 45 45 45 75 120 14 36 14 42 14 122 29 29 58 3 1 50 1305 309 930 21 45 3 30 45 45 30 75 28 42 42 28 14 0 0 58 3 0 0 75 14 58 4 105 75 105 75 14 14 14 14 87 58 87 58 1 1 3 75 14 58 2 45 14 29 1 135 14 116 75 14 58 86 180 135 2025 15 14 609 155 108 1312 47 10 12 57 5.2 Chương trình chi tiết mơ đun Thời gian (giờ) Số TT Tên mơ đun Tổng Lý Thực hành, thí Kiểm tra Trang số thuyết nghiệm, thảo luận, LT tập Bài 1: Q trình khai thác khí 30 1.1 Khái niệm khí tự nhiên khí đồng hành 2 1.2 Cơng nghệ khai thác khí 7 1.3 Vận hành hệ thống khai thác khí mơ hình 21 Bài 2: Q trình bơm ép khí 15 2.1 Cơng nghệ bơm ép khí 2.2 Vận hành hệ thống bơm ép khí mơ hình Cộng 45 TH 20 20 1 14 29 1 Điều kiện thực mơ đun: 6.1 Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 6.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, mơ hình mơ 6.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, giáo án, qui trình vận hành 6.4 Các điều kiện khác: Nội dung phương pháp đánh giá: 7.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun theo quy định + Nghiêm túc trình học tập 7.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy mơ đun sau: 7.2.1 Cách đánh giá Trang - Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Dầu khí sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc mô đun 60% 7.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Phương pháp tổ chức Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu đánh giá Số cột Thời điểm kiểm tra Thường xuyên Quan sát/ Bảng kiểm/ Câu hỏi A1 Sau Tự luận/ A1 Sau 15 Trắc nghiệm/ Sản phẩm học tập B1, B2 Sau 45 Hỏi đáp Định kỳ Kết thúc mô đun Viết/ Thông qua sản phẩm học tập Viết/ Thông qua sản phẩm học tập Tự luận trắc nghiệm/ Sản phẩm học tập C1 C1, C2, C3, C4 A1 B1, B2 C1, C2, C3, C4 7.2.3 Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc mô đun chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm mô đun tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần mô đun nhân với trọng số tương ứng Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân Trang Hướng dẫn thực mô đun 8.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng HSSV trường Cao đẳng Dầu khí 8.2 Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 8.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập tình huống, câu hỏi thảo luận… * Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực tập theo nội dung đề * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học mô đun (trang web, thư viện, tài liệu ) - Tham dự tối thiểu 70% buổi giảng lý thuyết 100% buổi học thực hành Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết >0% số tiết thực hành phải học lại mô đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc mô đun - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: Trang [1] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế - Hóa Lý – Tập II – Nha Xuất Bản Gíao Dục [2] Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất khoa hoc kỹ thuật, 2000 - Tài liệu nước ngoài: Tài liệu tham khảo hệ thống phịng mơ hình [1] Francis S Manning, Ph.D., P.E., Richard E Thompson, Ph.D., P.E.,… Oilfield Processe of petroleum – Volume one: Natural gas PennWell publishing company Tulsa, Oklahoma [2] Gas Processors Suppliers Association – Engineering Data Book – FPS Volume 1,2 – 1998 Trang Các phản ứng hấp thụ H2S CO2 với dung môi amine phản ứng tỏa nhiệt Đối với amine bậc bậc hai, phản ứng với H2S CO2 Các phản ứng viết sau, amine bậc hai: H2S + R2NH = R2NH2+ + HS- + Q (1) CO2 + 2R2NH = R2NCOO- + R2NH2+ + Q (2) CO2 + H2O + R2NH = R2NH2+ + HCO3- + Q (3) Phản ứng (1) diễn nhanh; phản ứng (2) diễn với vận tốc trung bình,trong đó, phản ứng (3) diễn chậm Để đạt phản ứng hoàn toàn amine CO2, cần phải có thời gian tiếp xúc lâu so với phản ứng với H2S Đối với amine bậc ba, phản ứng trực tiếp với CO2 xảy nguyên nhân cấu trúc hóa học Các phản ứng viết sau: H2S + R2R’N = R2R’NH+ + HS- + Q (4) CO2 + H2O + R2R’N = R2R’NH+ + HCO3+ + Q (5) Phản ứng (5) xảy chậm, CO2 phải phản ứng với H2O trước để tạo thành H2CO3 sau tác dụng với amine Các amine bậc ba chẳng hạn MDEA cho phép hấp thụ chọn lọc H2S có mặt CO2 Nó làm hạn chế thời gian tiếp xúc amine khí cần xử lý, vậy, hấp thụ CO2 phần Do tính chất mà MDEA sử dụng nhà máy lọc dầu, nơi có nồng độ CO2 khí đáng kể Ngược lại, ứng dụng nhiều để xử lý khí tự nhiên để làm khí tổng hợp Các phản ứng xảy thiết bị hấp thụ (phản ứng thuận) xảy thuận lợi áp suất cao nhiệt độ thấp Các phản ứng nghịch xảy điều kiện ngược lại thiết bị hoàn nguyên Trong thực tế, nhiệt phản ứng thay đổi phụ thuộc vào tỷ số khí nguyên liệu/amine Bảng nhiệt phản ứng trung bình số loại amine phản ứng với H2S CO2: MEA DEA MDEA 62.1 105.1 119.2 H2S (kJ/kg H2S) 1450 1190 950 CO2 (kJ/kg CO2) 1915 1520 950 Khối lượng phân tử Nhiệt phản ứng: Các thơng số q trình: - Q trình hấp thụ: Áp suất làm việc: Áp suất cao thuận lợi cho trình hấp thụ; nhiên chi phí lượng tăng lên ( áp suất vào khoảng – 205 atm) Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 82 Nhiệt độ khí xử lý: Quá trình hấp thụ xảy thuận lợi nhiệt độ thấp; nhiên, phải đảm bảo nhiệt độ khí xử lý cao nhiệt độ tạo hydrate Nhiệt độ amine: Nhiệt độ dung môi hoàn nguyên (được đưa vào đỉnh tháp hấp thụ) nhỏ tốt để hạn chế lưu lượng tuần hoàn Tuy nhiên, nhiệt độ phải cao nhiệt độ điểm sương khí cần xử lý để tránh ngưng tụ hydrocarbone, tránh tượng tạo bọt Trong thực tế, dung môi đưa vào nhiệt độ nhỏ nhiệt độ điểm sương khí 5oC ( nhiệt độ tháp vào khoảng 35 -50oC) Lưu lượng tuần hoàn: Được cố định điều kiện cân đáy thiết bị hấp thụ hệ số an tồn - Q trình hồn ngun: Q trình hồn ngun thực có hiệu áp suất thấp Theo nguyên tắc chung, áp suất thiết bị hoàn nguyên thường khoảng 0.5 - 0.9 barg bình hồi lưu Áp suất thấp, chất lượng dung mơi hồn ngun cao Hơn nữa, với giảm áp suất làm việc, nhiệt độ dung mơi đáy thiết bị hồn nguyên nhỏ nhất, vậy, nguy tụt giảm nhiệt độ nguy ăn mòn hạn chế Nhiệt độ làm việc đáy thiết bị hoàn nguyên thường vào khoảng 120 - 130oC, phụ thuộc vào áp suất làm việc tháp - Ảnh hưởng thơng số: Chất lượng khí xử lý khỏi thiết bị hấp phụ phụ thuộc vào: Áp suất làm việc: áp suất cao lượng khí H2S chứa khí xử lý ít, đạt đến nhỏ 4ppm thể tích Ở áp suất thấp, hàm lượng H2S khí xử lý đạt đến 100 - 250 ppm thể tích Đối với khí CO2, thực trình áp suất cao đạt nồng độ 50 ppm thể tích, áp suất q trình khơng kiểm sốt hàm lượng CO2 đạt đến 1000-5000ppm Chất lượng dung mơi hồn ngun: phụ thuộc vào điều kiện q trình hồn ngun (áp suất, ) Chất lượng dung mơi hồn ngun ảnh hưởng tới khả hấp thụ (tức nhanh chóng đạt đến mức bão hịa lượng axit loại bỏ không triệt để hoạt tính giảm dung mơi bị biến chất trình tái sinh) Trong điều kiện bình thường, hàm lượng H2S lại vào khoảng 0.5 - g/l Khuynh hướng tạo bọt dung môi: ảnh hưởng tượng tạo bọt tới trình hấp thụ lớn phức tạp, làm tăng lượng amin kéo theo khí xử lý làm giảm chất lượng trình làm tăng tiêu hao dung môi (amin) Nguyên nhân tượng tạo bọt: Do dung dịch amin phản ứng với hợp chất lưu huỳnh (COS, CS2, RSH ) tạo thành hợp chất không tái sinh mà chất có khả tạo bọt Chương II Q trình bơm ép khí Trang 83 Do phần tử rắn (hạt huyền phù) tồn dịng khí Do sản phẩm phân hủy amin Do ngưng tụ hydrocacbon nặng Do sản phẩm tạo từ chất ức chế chống ăn mịn (do amin có tính ăn mòn) Như muốn phòng tránh tượng phải hạn chế đến mức thấp tạp chất có dung mơi, điều đạt nhờ việc bố trí thiết bị lọc (giữ lại hạt rắn có kích thước > 10 m); tránh hydrocacbon nặng cách bố trí thiết bị tách lỏng (ngay đầu vào tháp hấp thụ) lựa chọn điều kiện làm việc thích hợp Một giải pháp cuối sử dụng tác nhân ức chế tạo bọt thường huyền phù nước silicon rượu có nhiệt độ sôi cao Phương pháp hấp thụ vật lý Giới thiệu chung: Định nghĩa: hấp thụ vật lý q trình hấp thụ dung mơi hấp thụ tương tác vật lý với hợp chất cần xử lý mà khơng xảy phản ứng hố học hấp thụ hố học Q trình khử khí axít phương pháp hấp thụ vật lý xem phương pháp xử lý thơ, áp dụng khi: Khí cần xử lý có áp suất cao Hàm lượng hydrocacbon nặng khí thấp Hàm lượng khí axít khí cao Khi cần thiết hấp thụ chọn lọc H2S CO2 Q trình tái sinh dung mơi thực phương pháp giãn nở bậc thực phương pháp đốt nóng Trong q trình hấp thụ vật lý người thường sử dụng dung môi như: propylencacbonat; ete dimetyl polyetylenglycol (DMEPEG), metanol… Trên nguyên tắc, dung môi hữu sử dụng dể làm tồn khí khỏi H2S, CO2, RSH, COS CS2 áp suất riêng phần chúng lớn điều kiện hấp thụ Các chất hấp thụ thường không sủi bọt, không ăn mịn thiết bị, nhiều chất có nhiệt độ đơng đặc thấp, điều kiện quan trọng trường hợp áp dụng chúng điều kiện khí hậu lạnh Khi áp suất riêng phần hợp chất không mong muốn khí tự nhiên cao, q trình làm khí dung mơi hữu (phương pháp hấp thụ vật lý) có u cầu chi phí đầu tư vận hành so với thực q trình hấp thụ hố học amin, khả hấp thụ dung môi hữ tăng gần tỷ lệ với áp suất riêng phần khí acide hợp chất không mong muốn khác Hơn nữa, trình tái sinh chất hấp thụ có khơng cần cần tiêu hao lượng, nhờ vào giảm áp suất hệ Chương II Q trình bơm ép khí Trang 84 Nhược điểm trình dung môi sử dụng hấp thụ tương đối tốt hydrocarbone nên lượng mát khí lớn, hiệu suất làm khơng cao Tóm lại, sử dụng phương pháp hấp thụ vật lý hay hấp thụ hóa học có ưu nhược điểm riêng Thơng thường, để làm khí acide, người ta kết hợp hai trình: hấp thụ vật lý (xử lý thơ) sau hấp thụ hóa học (xử lý tinh) để đạt yêu cầu cần thiết Bảng trình hấp thụ vật lý Q trình Dung mơi sử dụng Selexol Dimethyl ether polyethylene glycol (DMEPEG) N-methyl pyrrolidone (NMP) Sulfinol Dung dịch nước DIPA + sulfolane Rectisol Methanol nhiệt độ thấp Purisol N-methyl 2-pyrrolidone (NMP) Flour Propylene carbonate Bảng so sánh dung mơi hóa học dung mơi vật lý: Dung mơi hóa học Dung mơi vật lý Được áp dụng áp suất riêng Quá trình hấp thụ xảy thuận lợi phần H2S, CO2 thấp áp suất riêng phần H2S, CO2 cao Khí xử lý có độ cao Hydrocarbone bị hấp thụ theo dung Độ khí xử lý khơng cao môi thấp Độ chọn lọc cao Độ chọn lọc thấp Khơng thuận lợi xử lý khí ẩm Có thể đồng thời tách nước Nhiệt lượng cung cấp cho q trình Lượng hydrocarbone bị theo dung mơi thấp hồn ngun lớn Giá thành dung mơi cao Chi phí cho q trình hồn ngun thấp Chương II Q trình bơm ép khí Trang 85 Q trình làm công nghệ FLOUR : Dùng chất hấp thụ Propylen Cacbonat Ưu điểm: Có khả hồ tan tốt H2S,CO2,COS,CS2 Có tính ăn mịn yếu Q trình hồn ngun dung mơi tốn lượng Bền mặt hố học điều kiện q trình Có áp suất bão hồ thấp Vì q trình hồn ngun dung mơi (bằng cách giảm áp suất) dung mơi bị theo khí acide Độ uyển chuyển q trình hấp thụ dung mơi Propylen cacbonat cao Nhược điểm: Lôi hydrocacbon nhiều gây làm thất thoát lượng lớn sản phẩm, đồng thời hàm lượng HC cao khí acide khơng có lợi cho q trình sản xuất lưu huỳnh Quá trình hấp thụ xảy nhiệt độ thấp (-6÷00C), tốn chi phí lượng cho q trình làmlạnh Sơ đồ cơng nghệ: Điều kiện công nghệ: Công nghệ sử dụng áp suất riêng phần tổng cộng cấu tử acide khí nguyên liệu lớn 0,4 MPa Nhiệt độ làm việc tháp hấp thụ từ -6 - 00C Q trình làm cơng nghệ Selexol : Dung mơi sử dụng DMEPEG Khí thơ làm lạnh cách trao đổi nhiệt với khí sản phẩm thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ xuống khoảng 40C vào đáy tháp hấp thụ Tại tháp hấp thụ khí từ lên tiếp xúc ngược chiều với với dung mơi DMEDEG, khí axít hấp thụ dung mơi khí đỉnh tháp cịn dung mơi bão hịa khí axít đáy tháp Dung mơi bão hịa vào bình tách áp suất cao để tách phần hydrocacbon hấp thụ tháp hấp thụ Khí từ bình tách có áp suất cao dẫn lại vào thiết bị hấp thụ với khí thơ chứa chủ yếu CH4 phần Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 86 nhỏ khí axít Dung mơi sau qua tuabin giãn nở để giảm áp suất vào bình tách áp suất cao Khí từ bình tách chứa lượng đáng kể khí hydrocacbon nên nén trở lại đầu q trình với khí thơ Dung mơi khỏi bình tách tiếp tục giãn nở tuabin vào bình tách áp suất trung bình Khí tách khỏi dung mơi bình tách chủ yếu khí axít giãn nở tuabin đưa thu hồi lưu huỳnh Dung môi lại tiếp tục đưa vào thiết bị tách áp suất thấp để tách triệt để khí H2S khỏi dung mơi Khí tách khỏi dung mơi bình tách hịa trộn với khí từ bình tách Cuối dung mơi bơm qua thiết bị làm lạnh hồi lưu lại tháp hấp thụ Công sinh từ turbin giản nở 4, 6, tận dụng để vận hành bơm 11 để bơm dung môi hồi lưu Ưu điểm: Có tính chọn lọc cao bảo đảm hấp thụ chọn lọc H2S với có mặt CO2 Khơng có hoạt tính ăn mịn Khơng sủi bọt, hydrocacbon bị kéo theo Bền mặt hố học điều kiện q trình Có thể dùng để xử lý khí acide có hàm lượng CO2 cao hàm lượng H2S không lớn Độ uyển chuyển q trình hấp thụ dung mơi DMEPEG cao Không độc Nhược điểm: Lôi hydrocacbon nhiều gây làm thất thoát lượng lớn sản phẩm, đồng thời hàm lượng HC cao khí acide khơng có lợi cho q trình sản xuất lưu huỳnh Hồ tan tốt hydrocacbon nặng Nếu không hấp thụ sơ HC nặng sử dụng để làm khí khơ Áp suất làm việc cao Điều kiện công nghệ: Áp suất giữ khoảng 6,8-7 MPa, Nhiệt độ : Tuỳ tính chất nguyên liệu nhiệt độ làm việc tháp dao động khoảng từ -15 - 100C Quá trình làm công nghệ Furizol : Dung môi sử dụng N-metyl pirolydon (NMP) Ưu điểm: Có tính chọn lọc cao bảo đảm hấp thụ chọn lọc H2S với có mặt CO2 Có khả hấp thụ nước Chương II Q trình bơm ép khí Trang 87 Khơng có hoạt tính ăn mịn Bền mặt hố học điều kiện trình Độ uyển chuyển q trình hấp thụ dung mơi DMEPEG cao Khơng độc Nhược điểm: Có thể tạo bọt hồ tan HC Áp suất làm việc cao Áp suất bão hồ cao nên thất dung mơi lớn 12 10 14 11 15 13 Hình 2.17: Sơ đồ cơng nghệ trình SELEXOL Thiết bị trao đổi nhiệt; 2- Tháp hấp thụ; 3-Bình tách áp suất cao; 4, 6, 9-Tuabin giãn nở; 5-Bình tách áp suất cao; 7-Bình tách áp suất trung bình; 8-Bình tách áp suất thấp; 10, 12, 13-Thiết bị làm lạnh; 11-Bơm; 14-Máy nén; 15-Thiết bị làm lạnh khơng khí; IKhí thơ; II-Khí khử khí axít; III-Dung mơi bão hịa; IV, VI-Khí hydrocacbon + H2S; V, VII-Dung mơi bão hịa nhả hấp thụ khí hydrocacbon; VIII-Khí H2S; IX-Dung mơi nhả hấp thụ phần khí H2S; X-Dung mơi tái sinh Điều kiện công nghệ: Áp suất giữ khoảng 5-7,5 MPa, Chương II Q trình bơm ép khí Trang 88 Nhiệt độ chất hấp thụ 20 - 280C Nhiệt độ khí nguyên liệu - 150C Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 89 Sơ đồ cơng nghệ : Q trình sử dụng dung mơi hỗn hợp: Các q trình làm khí khỏi hợp chất khơng mong muốn dung môi hỗn hợp dung dịch nước alkanolamine với dung môi hữu sulfolane, methanol Chúng dựa nguyên tắc hấp thụ vật lý hợp chất không mong muốn dung môi hữu tương tác hóa học với alkanolamine Các q trình kết hợp nhiều ưu điểm hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học Chúng sử dụng để làm triệt để tịn khí khỏi H2S, CO2, RSH, COS CS2 Nhược điểm q trình: dung mơi sử dụng hấp thụ tương đối tốt hydrocarbone nên lượng mát tương đối lớn Do vậy, sử dụng khí acide để sản xuất lưu huỳnh cần phải có thiết bị tách hydrocarbone khỏi khí acide trước đến hệ thống sản xuất lưu huỳnh Vấn đề sử dụng lựa chọn dung môi : Từ kết khái quát hố kinh nghiệm hoạt động hệ thống cơng nghiệp chuyên gia công ty Fluor Corporation soạn thảo giản đồ làm khí khỏi H2S CO2 Diện tích làm việc hình tương ứng với vùng áp dụng trình làm khí với áp suất riêng phần H2S CO2 khác khí nguyên liệu khí làm Tất giản đồ lập cho điều kiện làm khí chứa H2S CO2, nghĩa chúng phản ánh phương pháp đơn giản thường gặp thực tế Tuy nhiên biết đặc tính tạp chất khác hậu tương tác chúng với dung mơi giản đồ sử dụng để định hướng chọn trình làm Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 90 khí có thành phần hoá học phức tạp (phương án chọn đặt sở cho phân tích kinh tế-kỹ thuật chi tiết) Dưới trình bày hướng dẫn cho việc chọn trình I: QUY TRÌNH SELECSOL II: DUNG MƠI VẬT LÝ III: DUNG MƠI VẬT LÝ HAY QUY TRÌNH ECONOMI IV: K2CO3 NĨNG, HOẠT HÓA HAY CÁC AMIN V: CÁC AMIN HAY QUY TRÌNH SÙNINOL Thiết bị hấp thụ : Trong sản xuất công nghiệp người ta dùng nhiều thiết bị khác để thực trình hấp thụ Tuy nhiên yêu cầu thiết bị hất thụ giống nhau, nghĩa yêu cầu bề mặt tiếp xúc phải lớn Các thiết bị thường dùng trình hấp thụ là: Thiết bị loại bề mặt Thiết bị loại màng Tháp đệm Tháp đĩa Thiết bị phun Thiết bị hấp thụ bề mặt: Đây loại thiết bị hấp thụ đơn giản Trong loại thiết bị này, khí lỏng chuyển động ngược chiều nhau, chúng tiếp xúc với bề mặt thoáng chất lỏng Các thiết bị loại thường lắp nối tiếp thành dãy, loại có bề mặt tiếp xúc pha bé, thường dùng trường hợp khí dễ hịa tan lỏng ( hấp thụ HCl nước) Thiết bị hấp thụ loại màng: Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 91 Dạng có hai loại Thiết bị loại ống: loại có cấu tạo giống thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Chất lỏng chảy từ xuống theo thành phía ống dạng màng, khí từ lên tiếp xúc với màng chất lỏng trình hấp thụ thực hiện, để lấy nhiệt tỏa người ta cho nước lạnh vào khồng khơng gian ống (đường kính ống từ 25 -50 mm) Thiết bị loại màng tấm: thiết bị này, kim loại, gỗ hay chất dẻo xếp thẳng đứng song song với Chất lỏng từ xuống qua phận phân phối chảy thành màng theo bề mặt tấm, khí ngược chiều từ lên Thiết bị hấp thụ loại màng có đặc điểm sau: Trở lực nhỏ Vận tốc chất lỏng lớn Và có khuyết điểm sau: Hiệu suất thấp chiều cao lớn Khó phân bố chất lỏng theo ống hay Thiết bị loại thường ứng dụng để chưng hấp thụ áp suất chân không Tháp đệm: Tháp đệm tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với bích hay hàn Trong tháp người ta đổ đầy đệm Tháp đệm ứng dụng rộng rãi cơng nghệ hóa học để hấp thụ hay chưng luyện Trong tháp đệm, chất lỏng chảy từ xuống theo bề mặt đệm khí từ lên Có hai loại đệm sử dụng: Đệm cấu trúc: tạo thành từ mắt lưới kim loại, lưới uốn cong hay đục lỗ xếp cách có trật tự thành khối trụ hay chữ nhật Đệm có đặc trưng độ rỗng cao, tổn thất áp suất bé, suất cao Nhưng việc chế tạo lắp đặt, vệ sinh tốn Đệm cấu trúc: có dạng hình vịng nhẫn, n ngựa … xếp cách ngẫu nhiên đảm bảo chế độ thủy động lớp đệm tổn thất áp suất Tháp đệm có ưu điểm sau: Hiệu suất cao bề mặt tiếp xúc lớn Cấu tạo đơn giản Trở lực tháp không lớn Khoảng làm việc tương đối rộng Nhưng tháp đệm có nhược điểm quan trọng khó ướt đệm Nếu tháp cao q phân phối chất lỏng khơng Để khắc phục nhược điểm chia đệm thành nhiều tầng đặt thêm phân phối chất lỏng tương ứng với tầng đệm Tháp đĩa: Chương II Q trình bơm ép khí Trang 92 Tháp đĩa ứng dụng nhiều cơng nghệ hóa học Trong tháp, khí qua lớp chất lỏng chuyển động đĩa từ xuống Ở tháp đệm, hai pha tiếp xúc liên tục tháp đĩa tiếp xúc thực bậc riêng biệt Người ta chia tháp đĩa có ống chảy chuyền tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền Tháp đĩa có ống chảy chuyền: tháp khí từ lên qua lỗ van hay chóp (hoặc lưới) đĩa sau sục vào lớp chất lỏng giữ đĩa nhờ vách chảy chuyền Dòng lỏng từ đĩa xuống qua vách chảy chuyền đến vùng tiếp xúc pha, sau lại xuống đĩa qua vách chảy chuyền q trình lại tiếp tục Tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền: với loại khí lỏng chuyển động từ đĩa qua đĩa khác lỗ Hiện loại sử dụng chế độ làm việc khơng ổn định có hiệu suất tiếp xúc tốt Thường sử dụng yêu cầu đường kính nhỏ ( d < 1.8m) nên lớn có tượng phân bố lỏng không kéo theo suất không cao Làm khí phương pháp hấp phụ: Các q trình xử lý khí axit chất hấp phụ rắn sử dụng thành cơng để xử lý khí tự nhiên Chất hấp phụ thông dụng rây phân tử Các trình làm gần tương tự với q trình làm khơ khí (dehydrat) chất hấp phụ Phụ thuộc vào loại rây phân tử mà q trình có tính chọn lọc CO2, H2S, mercaptan Q trình thường có tính tự động cao nên không yêu cầu nhiều theo dõi người vận hành Khó khăn việc trì thời gian sống hữu ích rây Rây phân tử phải thay khí xử lý khơng đáp ứng hàm lượng lưu huỳnh tối thiểu thời gian chu kỳ hấp phụ Thời gian sống rây phân tử bị suy giảm đáng kể tái tạo khơng hợp lý có tạp chất khí Để tái tạo thích đáng, nhiệt độ khí tái tạo phải 550oF, vật liệu hấp phụ phải nung nóng thận trọng đến nhiệt độ đầu khí tái tạo từ 350 đến 400oF Các tạp chất Paraffin, hoá chất chống ăn mòn, dầu làm giảm thời gian sống rây phân tử nhiều Thiết bị tách đầu vào nhằm tách chất lỏng tự chất rắn vật rắn, bảo vệ nhỏ than cacbon hoạt tính gia tăng đáng kể thời gian sống rây phân tử Thời gian sống rây phân tử thông thường từ đến năm Người vận hành nên thực phân tích định kỳ hàm lượng nước CO2 dịng khí vào Một gia tăng hai thành phần làm giảm nghiêm trọng khả loại hợp chất sunfua rây phân tử Chương II Q trình bơm ép khí Trang 93 Hình 2.18 : Sơ đồ cơng nghệ q trình hấp phụ Q TRÌNH KHỬ NITƠ, THỦY NGÂN VÀ HELI Quá trình khử Nitơ Hêli Q trình tách Nitơ thực phương pháp làm lạnh với điều kiện phụ thuộc vào hướng sử dụng Nitơ sau Hoặc tách Nitơ màng thẩm thấu sử dụng chất hấp phụ Còn hàm lượng Héli thành phần khí thiên nhiên nhỏ Tuy nhiên, thực tế người ta thấy khí thiên nhiên chứa nhiều Nitơ thường chứa nhiều Héli Hiện nay, lượng Héli tiêu thụ giới chủ yếu tách từ khí thiên nhiên, tập trung nhiều Mỹ Tùy theo hàm lượng Nitơ mà q trình tách Héli liên hợp khơng liên hợp với q trình tách Nitơ Héli thu phải tinh chế để đạt độ tinh khiết cao vào khoảng 99,995 % Quá trình khử Thủy ngân Có nhiều phương pháp để khử Thủy ngân : Khử Thủy ngân than hoạt hóa lưu huỳnh Sử dụng dung dịch oxy hóa mạnh Permanganate de potassium K2Cr2O7 để oxy hóa nguyên tố Thủy ngân ; Giữ Thủy ngân lại tầng ZnO Chương II Q trình bơm ép khí Trang 94 Khử Thủy ngân cách lắng dạng sulfure Thủy ngân lớp bi nhôm Phương pháp cho hiệu suất khử Thủy ngân cao, đạt đến 99,98 % đồng thời khử Arsenic ❖ TÓM TẮT BÀI Trong này, số nội dung giới thiệu: - Cơng nghệ bơm ép khí - Vận hành hệ thống bơm ép khí mơ hình ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI Mục đích bơm ép khí xuống giếng khai thác dầu khí gì? Khí trước bơm ép xuống giếng khai thác cần xử lý nào? Chương II Quá trình bơm ép khí Trang 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: [1] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế - Hóa Lý – Tập II – Nha Xuất Bản Gíao Dục [2] Lê Văn Hiếu, Cơng nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất khoa hoc kỹ thuật, 2000 Tài liệu nước ngoài: [1] Francis S Manning, Ph.D., P.E., Richard E Thompson, Ph.D P.E., … Oilfield Processe of petroleum – Volume one: Natural gas PennWell publishing company Tulsa, Oklahoma [2] Gas Processors Suppliers Association – Engineering Data Book – FPS Volume 1,2 – 1998 Tài liệu tham khảo Trang 96 ... loại khí theo nguồn gốc khai thác: Khí tự nhiên khí khai thác từ mỏ khí riêng biệt Khi khai thác thu khí Khí dầu mỏ (khí đồng hành) khí khai thác đồng thời với q trình khai thác dầu mỏ Khí nằm... - Khái niệm khí tự nhiên khí đồng hành - Cơng nghệ khai thác khí - Vận hành hệ thống khai thác khí mơ hình ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI 1 Trình bày khác khí tự nhiên khí đồng hành? Trình. .. tách dầu khí PETP643156 Vận hành thiết bị nhiệt Hệ thống thu gom vận PETP543157 chuyển dầu khí PETP642158 Cơng nghệ khí Vận hành hệ thống khai thác PETP545159 mơ hình Vận hành hệ thống khai thác