Công nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ

Công nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ

1 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ Trường Đại học Công nghiệp TS. Nguyễn Mạnh Huấn 2 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ Xử lý khí Tách chiết NGL Ổn đònh hóa Xử lý sản phẩm - Dehydrat hóa - Làm sạch - Hấp phụ - Hấp thụ - Ngưng tụ - Tách metan - Tách etan - Dehyderat hóa - Ngọt hóa: + Loại H 2 S, , CS 2 + Loại CO 2 H ì n h I V . 0 . S ơ đ o à t o å n g q u a ù t q u a ù t r ì n h c h e á b i e á n k h í 3 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ I. Khái niệm chung • Các khí chua: CO 2 , H 2 S, các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ : COS, CS 2 , mercaptan (RSH), thiophen và các hỗn hợp khác - CO 2 , H 2 S, RSH: ăn mòn kim loại, giảm hiệu quả của các quá trình xúc tác và đầu độc xúc tác. - CO 2 còn làm giảm nhiệt lượng cháy của nhiên liệu khí, giảm hiệu quả sử dụng hệ thống dẫn khí . 4 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ • Công nghệ xử lý: - Hàm lượng không đáng kể một số hợp chất làm thay đổi cơ bản lựa chọn dung môi hoặc quá trình làm sạch khí. - H 2 S:CO 2 trong khí nguyên liệu có ý nghóa quan trọng trong việc chọn quá trình và công nghệï làm sạch nguyên liệu và khả năng tận dụng sản phẩm: + Phương pháp Clause: xử lý khí chua với hàm lượng H 2 S > 15% t.t. Trong một số sơ đồ Clause hàm lượng H 2 S trong khí chua đạt tới > 50% t.t., H 2 S:CO 2 > 1. + [H 2 S] và [CO 2 ] thấp ⇒ làm sạch chọn lọc, nhận khí chua có [H 2 S] cao: - Giai đoạn I : thu [H 2 S] ⇒ điều chế S, - Giai đoạn II: thu CO 2 . 5 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ • Tiêu chuẩn chất lượng đối với khí: + Nga: [H 2 S] < 22 mg/m 3 , mercaptan = 36 mg/m 3 ; + Mỹ : [H 2 S] ~ 5,7 mg/m 3 , [CO 2 ], tổng lưu huỳnh và mercaptan do các công ty vận chuyển khí qui đònh và phụ thuộc vào khách hàng ([CO 2 ]= 1-2% t.t, mercaptan = 1,5-5 mg/m 3 , tổng S=22-228 mg/m 3 ) 6 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ • Phương pháp hấp thụ: 1) Hấp thụ hóa học: + Dung môi: dung dòch nước ankalamin: MEA, DEA, diglicolamin (DGA) , + Cơ sở: phản ứng hóa học của các hợp chất chua với ankalamin. + Đặc điểm: - Làm sạch đến mức tinh H 2 S và CO 2 ở các áp suất và hàm lượng của chúng trong nguyên liệu khác nhau; - Độ hòa tan của H/C không cao. - Công nghệ và thiết bò đơn giản và độ tin cậy cao. 7 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ + Khuyết điểm: - Không làm sạch hoàn toàn H 2 S, CO 2 , RSH, COS và CS 2 - Mức độ loại mercaptan và các hợp chất lưu huỳnh thấp; - Mercaptan, COS và CS 2 tương tác với một số dung môi tạo hợp chất hóa học không thể hoàn nguyên - Bội số hồi lưu chất hấp thụ cao và chi phí nhiệt năng lớn; - Chất hấp thụ và sản phẩm tương tác với các hỗn hợp trong khí có hoạt tính ăn mòn cao. - Khi tăng nồng độ chất hấp thụ và mức độ bão hòa của H 2 S và tạp chất trong dung môi hoạt độ ăn mòn tăng. ⇒ Khả năng hấp thu của chúng không do điều kiện cân bằng nhiệt động hạn chế mà do giới hạn mức bão hòa khí chua cho phép của chất hấp thụ. 8 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ 2) Phương pháp hấp thụ vật lý: + Dung môi hữu cơ: propylencarbonat, dimetyl eter polyetylenglicol (DMEPEG), N-N- metylpyrolidon + Cơ sở: hấp thụ vật lý, chứ không phải phản ứng hóa học. + Đặc điểm: - Làm sạch hoàn toàn H 2 S, CO 2 , RSH, COS và CS 2 trong khí với nồng độ cao; - Không tạo bọt và không ăn mòn thiết bò, - Chất hấp thụ có nhiệt độ đóng băng thấp. - Khi hàm lượng tạp chất cao đòi hỏi đầu tư và chi phí sản xuất thấp hơn so với quá trình hấp phụ hóa học amin, - Hoàn nguyên không cần phải gia nhiệt mà nhờ hạ P. + Khuyết điểm: dung môi hấp phụ tốt H/C. 9 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ 3) Hấp thụ bằng dung môi hỗn hợp + Dung môi: d.d alkanamin + dung môi hữa cơ - sunfolan, metanol + Cơ sở: hấp thụ vật lý bằng d.m hữu cơ và tương tác hóa học với alkanamin. + Ưu điểm về hấp thụ hóa học và vật lý. Ứng dụng để làm sạch đến mức tinh H 2 S, CO 2 , RSH, COS và CS 2 . + Khuyết điểm: dung môi hấp thụ tốt H/C (đặc biệt H/C thơm) ⇒ hạn chế lónh vực ứng dụng của quá trình nhóm hai và ba. 10 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ Hấp phụ hóa học Hấp thụ vật lý Quá trình Dung môi Quá trình Dung môi Alkanamin: - MEA - DEA MEA, DEA, Diizopropanolamin Vetrocoke D.d muối Asen trong kiềm nóng (K 3 AsO 3 và muối khác) Econamin Diglycolamin Dung dòch muối natri (2,6-2,7 axit antrikinolsunfon) Carbonat thông thường Dung dòch cacbonat nóng (K 2 CO 3 ) Fluor Propylencarbonat Selexol DMEPEG Carbonat hoạt hóa, nóng Dung dòch cacbonat nóng + 1,8% DEG (phụ gia hoạt hóa) Purizon N,N-metylpyrolidon (NMP) Sunfinol Diisopropanolamin + sunfolan Rektizon Metanol (ở nhiệt độ thấp) Bảng 1: Một số phương pháp làm sạch khí [...]... trình MEA ADIP Công suất nguyên liệu, ngàn m3/giờ 156,25 156,25 Thể tích dung môi tuần hoàn, m3/giờ 162 126 H2S , mg/m3 5,7 5,7 CO2, %t.t 0,01 0,01 30 41 Hàm lượng trong khí sạch : Khả năng hấp thu của dung môi, m3 khí chua/m3 Chi phí hơi,tấn/giờ 23 18,2 •Ứng dụng: làm sạch khí thiên nhiên, khí đồng hành và khí từ nhà máy chế biến dầu 21 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ 4 Quá trình Econamin... oleun ) 16 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ Hình IV.1 Sơ đồ công nghệ làm sạch hấp thụ H2S và CO2 bằng dung dòch nước alkanamin 1- Tháp hấp thụ; 2- tháp tách; 3- tháp tách; 4, 9- máy làm lạnh bằng nước; 5, 8- máy làm lạnh bằng không khí; 6- trao đổi nhiệt; 7- tháp giải hấp; 10- bể chứa - tách; 11- nồi sôi lại 17 I- Khí nguyên liệu; II- khí sạch; III- chất hấp thụ bão hòa; IV- khí từ tháp tách;... Tdưới = 160-170oC •Sơ đồ công nghệ và chế độ làm việc tương tự MEA Thay thế MEA bằng DGA: làm giảm 25 -40 % chi phí riêng chất hấp thụ và chi 22 phí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ Làm sạch H2S với hàm lượng ~ 5% t.t.: MEA + DEA DGA Công suất nguyên liệu, ngàn m3/giờ 142 ,9 142 ,9 Thể tích dung môi tuần hoàn, m3/giờ 163 126 Khả năng hấp thụ của dung môi, m3/m3 30 41 H2S, mg/m3 5,7 5,7 CO2,... thấp 25 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ •Thiết bò công nghiệp quá trình FLUOR(1960): + Hàm lượng trong khí thiên nhiên: CO2 (45 %t.t); H2S (70mg/m3) + Hàm lượng trong khí sau xử lý: CO2 - 2%t.t.; H2S - 5,7 mg/m3 + Công suất: 2,3 tỷ m3/năm + p dụng cho: khí thiên nhiên, khí đồng hành và khí công nghệ khô có [CO2] cao và H2S:CO2 thấp + Thuận lợi: pkhí chua trong nguyên liệu > 0 ,4 MPa + Hấp... Làm sạch lựa chọn H2S trong môi trường chứa CO2 32 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ Hình IV .4 Sơ đồ công nghệ quá trình Purizol 1- Tháp hấp thụ; 2- máy lạnh; 3, 4, 5 - tháp tách áp suất cao, trung bình và thấp; 6, 7 - trao đổi nhiệt; 8- tháp hoàn nguyên I- Khí nguyên liệu; II- khí tuần hoàn có hàm lượïng H2S và CO2 cao; IV- khí sạch ; IV- chất làm lạnh; Vchất hấp thụ bão hòa; VI, VII- khí. .. 2 ,43 + Không độc, bền hóa học + Không ăn mòn, + Dễ phân huỷ khi làm sạch sinh học nước thải, + Làm sạch lựa chọn H2S trong môi trường có CO2 ( ở 20oC và 0,1 MPa: độ hòa tan của H2S = 10 lần CO2) 28 Làm sạch tinh khí thiên nhiên có [H2S] và [CO2] trung bình và cao (làm sạch 97% H 2S và 85% CO2; CS2 loại ra < 50%) Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ •Hòa tan của DMPEG: C2H6< CO2< C3H8< C4H10 5MPa: dung... và Stretfort: + Hấp thụ hóa học H2S + Oxy hóa chúng trong thiết bò hoàn nguyên ⇒ S + Ứùng dụng làm sạch khí có hàm lượng H2S thấp ( < 0,07 MPa), Sau làm sạch: H2S = 0,002 MPa Thấp thụ = 35 -45 oC 12 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ II Làm sạch khí bằng dung môi alkanamin •Với áp suất riêng phần khí chua thấp khả năng hấp thu của chất hấp thụ ankalamin đối với H2S và CO2 cao, hấp thụ hóa học... hợp không hoàn nguyên; + Làm sạch mercaptan và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ thấp •Sơ đồ công nghệ tương tự MEA, trừ cụm loại hỗn hợp không hoàn nguyên: + Trong sơ đồ DEA: lọc màng lọc + Sơ đồ MEA: chưng cất và lọc 19 Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH KHÍ 3 Quá trình ADIP •- Chất hấp thụ: D.d DIPA - [DIPA] đạt tới 40 % •- Làm sạch tinh H2S (đến 1,5 mg/m3), đồng thời làm sạch CO2, COS và RSR •- . 1 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ Trường Đại học Công nghiệp TS. Nguyễn Mạnh Huấn 2 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ Xử lý khí Tách chiết NGL Ổn. CO 2 ). 15 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ 1. Quá trình làm sạch MEA - [MEA] < 1 5-2 0% t.t., - khi bão hòa khí chua ⇒ dung dòch có hàm lượng khí chua cao. 17 Cơng nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ Hình IV.1. Sơ đồ công nghệ làm sạch hấp thụ H 2 S và CO 2 bằng dung dòch nước alkanamin. 1- Tháp hấp thụ; 2- tháp tách; 3-