Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 93 PHẦN 6 DEHYDRATE-CHỐNG HYDRATE HOÁ Chống tạo hydrate bằng các chất ức chế Nhằm ngăn ngừa sự hình thành các hydrate tốt nhất là phải làm khô khí thật tốt trước khi qua các thiết bò công nghệ, tuy nhiên điều này khó thực hiện được. Một phương pháp khác là đưa vào dòng khí các chất ức chế như methanol, glycol…để chủ động hạ nhiệt độ tạo hydrate. Khi sử dụng các chất ức chế người ta lắp các đầu phun vào dòng khí. Methanol có áp suất hơi bão hoà cao, do vậy rất khó tách nó ra khỏi dòng khí, việc tái sinh nó rất khó khăn nên sự tiêu hao chất này là khá lớn, methanol chủ yếu dùng trong các ống vận chuyển nhằm phá vỡ các hydrate tạo thành, ngoài ra nó còn dùng trong công nghệ phân ly nhiệt độ thấp để ngăn ngừa sự tạo thành hydrate trong khi làm lạnh khí nhằm tách các hydrocacbon nặng, và hơi nước. Glycol có áp suất hơi bão hoà rất thấp nên khả năng thu hồi là rất cao bằng phương pháp cô đặc dung dòch chứa glycol Phương pháp tính toán chất ức chế metanol 1. Tính m W (kg) : khối lượng nước tự do trong hệ thống W H2O tại P SAT , T SAT = A W H2O tại P COLT , T COLT = B m W = F(A-B) 2. Tính d : nhiệt độ cần hạ d = HFT - T COLT HFT nhiệt độ tạo hydrate ở tại P COLT 3. Tính nồng độ chất ức chế người ta đã xây dựng công thức thực nghiệm sau: X R = d.Mw/(Ki + d.Mw) (100) Công thức này chỉ tốt khi X R < 26% X R (%): % khối lượng chất ức chế trong hỗn hợp nước. Mw : Khối lượng phân tử chất ức chế. d ( o C) : Nhiệt độ cần hạ (Xác đònh bằng nhiệt độ tạo hydrate HFT - nhiệt độ thấp nhất trong hệ thống T COLT ) Ki : Hệ số, Ki = 1297 Khi X R > 25% ta áp dụng công thức d=-72ln(x H2O ) x H2O là phần mol của nước trong hỗn hợp nước – methanol sau đó qui đổi ra X R qua đồ thò 6.1: 4. Tính khối lương chất ức chế được xác đònh theo công thức sau: m I = m W X R /(X L -X R ) m I (kg): khối lượng chất ức chế cần phải bơm. m W (kg): khối lượng nước tự do trong hệ thống. X R (%): % khối lượng chất ức chế trong hỗn hợp nước X L (%) : % khối lượng nguyên chất của chất ức chế 5. Phần Methanol bốc hơi bò mất theo pha khí và lỏng được xác đònh theo mất trong pha lỏng HC LIQ = 0,4kgMeOH/m3 chất lỏng mất trong pha khí HC VAP = C*F*X R C tra hình 6.2 6. m I_TOTAL =( m I WATER + m I HC LIQUID + m I VAPOR ) SF Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 94 SF hệ số an toàn 1,1 đến 1,2 Thông số cơ bản của một số chất ức chế thông dụng: Methanol EG Ethylene glycol DEG Diethylene glycol Khối lượng phân tử, Mw 32 62 106 Tỷ trọng kg/m 3 800 1110 1120 Ví dụ: Hỗn hợp khí tự nhiên lưu lượng 3.5x10 6 std m3/ngày, ra khỏi máy nén ở P=8000kpa, T= 40 o C, sau đó được giảm áp và làm lạnh tại P=6500kpa, T= 5 o C để tách hydrocarbon lỏng được 60m3/10 6 std m3. Tính lượng Methanol nồng độ X L =100% cần thiết để tránh tạo hydrate tại P=40bar, T= 5 o C Giải: 3. Tính m W (kg) : khối lượng nước tự do trong hệ thống W H2O tại P= 8000kpa, T = 40 o C = 1000kg/10 6 std m3 W H2O tại P COLT = 6500kpa, T COLT = 5 o C m W = F(A-B) = 3,5x(1000 – 160) = 2940kg H2O/d 4. Tính d d = HFT - T COLT = 17-5=12 HFT nhiệt độ tạo hydrate = 17 o C 3. Tính nồng độ chất ức chế người ta đã xây dựng công thức thực nghiệm sau: X R = d.Mw/(Ki + d.Mw) (100) = 12x32x100/(1297+12x32) = 23% 4. Tính khối lương chất ức chế được xác đònh theo công thức sau: m I = m W X R /(X L -X R ) = 2940x23/(100-23)=880kg/d 5. Phần Methanol bốc hơi bò mất theo pha khí và lỏng được xác đònh theo: mất trong pha lỏng HC LIQ = 0,4x60x3,5=80kg/d mất trong pha khí HC VAP = C*F*X R = 17x3,5x23 = 1370 kg/d C = 17 tra hình 6.2 6.m I_TOTAL =( m I WATER + m I HC LIQUID + m I VAPOR ) SF =(880+1370+80)1,1 = 2563kg/d Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 95 Hình 6.1 Đồ thò qui đổi phần mole của nước ra phần trăm khối lượng methanol trong dung dòch Hình 6.2 đồ thò tra hệ số C . PHẦN 6 DEHYDRATE-CHỐNG HYDRATE HOÁ Chống tạo hydrate bằng các chất ức chế Nhằm ngăn ngừa sự hình thành các hydrate tốt nhất là phải làm khô khí thật tốt trước khi qua các thiết bò công nghệ, . 8000kpa, T = 40 o C = 1000kg/10 6 std m3 W H2O tại P COLT = 65 00kpa, T COLT = 5 o C m W = F(A-B) = 3,5x(1000 – 160 ) = 2940kg H2O/d 4. Tính d d = HFT - T COLT = 1 7-5 =12 HFT nhiệt độ tạo hydrate. 32 62 1 06 Tỷ trọng kg/m 3 800 1110 1120 Ví dụ: Hỗn hợp khí tự nhiên lưu lượng 3.5x10 6 std m3/ngày, ra khỏi máy nén ở P=8000kpa, T= 40 o C, sau đó được giảm áp và làm lạnh tại P =65 00kpa,