chapter 4 - gas sweetening

Chương 4: Làm sạch H Làm sạch H 2 2 S, CO S, CO 2 2 và các hợp và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác chất chứa lưu huỳnh khác 1. Khái niệm chung • Ngòai thành phần chính hydrocarbon, khí thiên nhiên còn chứa các hợp chất khác:  Khí chua: CO 2 , H 2 S, RSH (mercaptan).  Các hợp chất hữu cơ khác chứa lưu hùynh: thiophen, CS 2 ,… • Ảnh hưởng:  Gây ăn mòn kim lọai.  Giảm nhiệt lượng cháy.  Đầu độc xúc tác.  Tăng hàm lượng nước trong khí. Thành phần (%mol) Bạch Hổ Ruby (Gđ 2) Lan Tây, Lan Đỏ (Gđ 1) N 2 0,146 0,25 0,34 CO 2 0,032 0,11 1,87 CH 4 73,557 73,66 88,62 C 2 H 6 12,563 11,76 4,22 C 3 H 8 7,155 7,16 2,36 i-C 4 H 10 1,631 1,59 0,59 n-C 4 H 10 2,348 2,42 0,57 i-C 5 H 12 0,657 0,73 0,24 n-C 5 H 12 0,742 0,79 0,16 C 6+ 1,150 1,53 - Hơi nước 0,01 0,01 Điểm sương: -10 0 C ở 70 bar • Tiêu chuẩn chất lượng khí thiên nhiên:  Nga: [H 2 S] <= 22 mg/m 3 ; [RSH] <= 36 mg/m 3 .  Mỹ: [H 2 S] <= 5,7 mg/m 3 ; [RSH] <= 1,5-5 mg/m 3 ; [CO 2 ] <= 1-2%tt; ∑[S] <=22-228 mg/m 3 ,… • Tỷ lệ H 2 S : CO 2 trong khí nguyên liệu ảnh hưởng đến việc lựa chọn dung môi, công nghệ làm sạch khí, và việc tận dụng các nguyên tố phế liệu.  Hàm lượng khí chua cao (>15%tt): sử dụng quy trình Clause.  Hàm lượng khí chua thấp: xử lý chọn lọc 2 giai đọan: (1) lọai bỏ H 2 S và thu hồi S; (2) lọai bỏ CO 2 và lượng H 2 S còn lại. • Quá trình hấp thụ hóa học:  Dung môi hấp thụ: dung dịch monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), diglycolamine (DGA).  Ưu điểm:  Cho phép làm sạch đến mức tinh H 2 S và CO 2 .  Độ hòa tan hydrocarbon trong chất hấp thụ không cao.  Công nghệ và thiết bị đơn giản.  Khuyết điểm:  Không làm sạch hòan tòan H 2 S, CO 2 , RSH, COS và CS 2 .  Mức độ lọai mercaptan và các hợp chất lưu hùynh thấp.  Mercaptan, COS, CS 2 có thể tương tác với dung môi và không thể hòan nguyên trong điều kiện phản ứng.  Yêu cầu hệ số hồi lưu cao, chi phí nhiệt năng lớn.  Có khả năng tạo chất gây ăn mòn cao. • Quá trình hấp thụ vật lý:  Dung môi hấp thụ: propylene carbonate, dimethyl-tert-polyethyleneglycol (DMEPEG), N- N-methylpyrolidone,…  Ưu điểm:  Có thể làm sạch hòan tòan H 2 S, CO 2 , RSH, COS, CS 2 .  Không tạo bọt, không ăn mòn thiết bị.  Nhiệt độ đóng băng thấp.  Đầu tư và chi phí sản xuất thấp.  Quá trình hòan nguyên dễ dàng.  Khuyết điểm:  Độ hòa tan tan hydrocarbon trong dung môi hấp thụ cao. • Quá trình hấp thụ hỗn hợp vật lý – hóa học:  Dung môi hấp thụ: là hỗn hợp của dung môi alkanamine với dung môi hữu cơ như sunfolan, methanol,…  Nguyên tắc: xảy ra cả quá trình hấp thụ vật lý và tương tác hóa học giữa các hợp chất không mong muốn trong khí và dung môi.  Ưu điểm:  Có ưu điểm của cả quá trình hấp thụ vật lý và hóa học.  Làm sạch đến mức tinh H 2 S, CO 2 , RSH, COS, CS 2 . [...]... trong khí và mức bão hòa khí chua trong dung dịch, ~ 2 0-3 0%kl:  Nồng độ khí chua 0,0 5-0 ,08 m3/l  DEA 2 0-2 5%  Nồng độ khí chua 0, 1 4- 0,15 m3/l  DEA 2 5-2 7%  Nồng độ khí chua 0,1 5-0 ,17 m3/l  DEA 2 7-3 0% • Được ứng dụng làm sạch dòng khí có áp suất riêng phần của khí chua >= 0,2 MPa (DEA 2 5-2 7%) hoặc >=0 ,4 MPa (DEA 2 7-3 0%) • Mức bão hòa dung dịch: 1-1 ,3 mol/mol DEA • Ưu điểm:  Cho phép làm sạch đến... R = -CH2-CH2-OH  Ở nhiệt độ thấp, phản ứng xảy ra theo chiều thuận; ở nhiệt độ cao, phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại Tính chất hóa lý của alkanamine MEA DEA DIPA DGA Phân tử lượng Tỷ trọng, kg/m3 Nhiệt độ sôi, 0C: 61 1018 105,1 1090 133,2 989 105,1 1055 110 Pa  660 Pa  1320 Pa 171 100 69 48 10,5 0, 241 (200C) 100 148 6 ,4 187 150 1,33 28 0,38 (300C) 96 ,4 1205,9 248 ,7 167 133 1,33 42 0,198 (45 0C)... 9,5 0,026 ( 240 C) 100 917 ,4  Áp suất hơi bão hòa ở 200C, Pa Nhiệt độ đóng băng, 0C Độ nhớt tuyệt đối, Pa.s Độ hòa tan trong nước 200C, %kl Nhiệt hóa hơi ở 105 Pa, J/kg 2.1 Quá trình làm sạch khí bằng dung môi MEA • Nồng độ dung dịch MEA thường . 1) N 2 0, 146 0,25 0, 34 CO 2 0,032 0,11 1,87 CH 4 73,557 73,66 88,62 C 2 H 6 12,563 11,76 4, 22 C 3 H 8 7,155 7,16 2,36 i-C 4 H 10 1,631 1,59 0,59 n-C 4 H 10 2, 348 2 ,42 0,57 i-C 5 H 12 0,657 0,73 0, 24 n-C 5 H 12 0, 742 . trình Dung môi Quá trình Dung môi Làm bằng sạch alkanamine: - MEA - DEA - DGA Econamin Làm sạch bằng carbonat kali -Thông thường -Họat hóa, nóng Monoethanolamin, Diethanolamine, Diizopropanolamin e,. • Quá trình hấp thụ vật lý:  Dung môi hấp thụ: propylene carbonate, dimethyl-tert-polyethyleneglycol (DMEPEG), N- N-methylpyrolidone,…  Ưu điểm:  Có thể làm sạch hòan tòan H 2 S, CO 2 , RSH,