Công nghệ xử lý khí - Phần 5 potx

Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 78 PHẦN 5 GAS HYDRATE Khái niệm và điều kiện tạo gas hydrate Hydrate những tập hợp chất có thể tồn tại bền vững dưới dạng tinh thể, chúng là một dạng dung dòch rắn, trong đó các phân tử nước dung môi nhờ các liên kết hydro tạo thành khung hydrate, trong các khoang của khung này các phân tử có khả năng tạo hydrate như mêtan, etan, propane, isobutan, nitơ, H2S, CO2, sẽ chiếm chỗ. Các hydrocacbon có phân tử lớn hơn sẽ không có khả năng tạo hydrate. Gas hydrate có các đặc tính (biểu hiện) bên ngoài giống như nước đá, do đó có thể làm tắc ngẽn đường ống và các thiết bò. điều kiện thành tạo hydrate chỉ khi hội đủ các sau: − Có nước ở tự do, và có sự tiếp xúc giữa khí và nước. − Điều kiện nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ tạo hydrate. − Có thành phần như mêtan, etan, propane, isobutan, nitơ, H2S, CO2. − Có sự thay đổi áp suất như qua van giảm áp. − Có môi trường và đủ thời gian. Xác đònh điều kiện áp suất nhiệt độ tạo hydrate Phương pháp đồ thò: Đây là phương pháp thường dùng để ước đoán sơ bộ ban đầu. nếu biết được tỷ trọng khí γ của hỗn hợp khí ta có thể xác đònh được điều kiện P, T tạo hydtare. Hình 5.1 Đồ thò tra nhanh điều kiện tạo hydrate của khí hydrocacbon theo áp suất và nhiệt độ Phương pháp hằng số cân bằng: do Katz phát triển, phương pháp này sử dụng cho điều kiện áp suất từ 0 – 70 bar. Người ta thiết lập hệ số cân bằng khí – rắn K v-s cho các đơn chất có thể tạo hydrate (C 1 -C 4 , N 2 , CO 2 , H 2 S), K v-s phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ xác đònh bằng tra đồ thò tất cả các cấu tử không hình thành hydrate có K v-s = ∞ tại điều kiện P, T bắt đầu tạo hydrate : ∑(yi/K v-s ) = 1 yi :thành phần mole của cấu tử i Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 79 Hình 5.2 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của Methane Hình 5.3: Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của Ethane Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 80 Hình 5.4 Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của Propane Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 81 Hình 5.5 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của i-Butane Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 82 Hình 5.6 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí - rắn của n-Butane và CO 2 Hình 5.7 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của H 2 S Phương pháp Trekell-Campbell Phương pháp này dự đoán cho điều kiện thành tạo hydrate ở áp suất cao từ 7000kpa đến 41400 kpa, phương pháp này cũng tra đồ thò ứng với mỗi áp suất thì mỗi cấu tử có khả năng tạo hydrate với một phần ∆T khác nhau. Riêng đối với C5+ thì yC 5+ = 100*yC 5+ /(1- yC 1 - yC 5+ ) Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 83 Hình 5.8 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 6,9 MPa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 84 Hình 5.9 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 13,8 MPa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 85 Hình 5.10 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 20,7 MPa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 86 Hình 5.11 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 27,6 MPa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 87 Hình 5.12 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 34,5 MPa [...]...Hình 5. 13 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate ở 41,4 MPa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 88 Hình 5. 14 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate của thành phần C5+ ở 6,9MPa Hình 5. 15 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate của thành phần C5+ ở 13, 8-> 41,4 Mpa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 89 Khi khí hydrocacbon giãn nở người ta... Hình 5. 16: Dự đoán điều kiện hình thành hydrate cho khí giãn nở có γ = 0,6 Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 90 Hình 5. 17: Dự đoán điều kiện hình thành hydrate cho khí giãn nở có γ = 0,7 Hình 5. 18: Dự đoán điều kiện hình thành hydrate cho khí giãn nở có γ = 0,8 Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 91 Hình 5. 19: Dự đoán điều kiện hình thành hydrate cho khí giãn... hợp khí gas γ = 0,7 áp suất ban đầu 10000kpa (abs) qua JT van giãn nở còn 3400 kpa (abs) hỏi nhiệt độ khí trước khi qua van tối thiểu là bao nhiêu để không xảy ra hydrate Giải: Tra đồ thò hình 5. 17 trên (γ = 0,7) ta dự đoán nhiệt độ cần tối thiểu là 44oC Sau khi áp dụng các phương pháp dự đoán điều kiện thành tạo hydrate ta có thể vẽ được đường cong hydrate FGH phần bên trái của đường cong là phần. .. tạo hydrate ta có thể vẽ được đường cong hydrate FGH phần bên trái của đường cong là phần có thể hình thành hydrate Do đó không nên vận hành chế độ công nghệ ở vùng này mà không có các biện pháp sử lý chống hydrate Hình 5. 20 : Đường đặc tính tạo hydrate của khí gas Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 92 . Hình 5. 5 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí rắn của i-Butane Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 82 Hình 5. 6 : Đồ thò tra hằng số cân bằng khí - rắn của n-Butane. hydrate với một phần ∆T khác nhau. Riêng đối với C5+ thì yC 5+ = 100*yC 5+ /( 1- yC 1 - yC 5+ ) Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 83 Hình 5. 8 : Đồ thò dự. 6,9MPa Hình 5. 15 : Đồ thò dự đoán nhiệt độ tạo hydrate của thành phần C 5 + ở 13, 8-& gt;41,4 Mpa Prepared by Hà quốc Việt pro Eng gas comp platform page 90 Khi khí hydrocacbon