Đồ án nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. MỤC LỤC GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Áp suất hơi propan và bu tan theo nhiệt độ. Error: Reference source not found Bảng 1.2: Nhiệt dung riêng của hơi propan và bu tan 3 Bảng1.3: so sánh nhiệt độ tự bốc cháy của các nhiên liệu: Error: Reference source not found Bảng 3.1 các khoảng cách an toàn . Error: Reference source not found Bảng 3.2:Các thông số của bồn chứa Error: Reference source not found Bảng 3.3: Bảng nhiệt độ và lượng gas trong bình chứa gas. Error: Reference source not found Bảng 3.4: Bảng công suất làm việc của thiết bị hóa hơi. Error: Reference source not found Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật của điều áp FISHER. Error: Reference source not found Bảng 3.6:Thông số kỹ thuật điều áp REGO Error: Reference source not found GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KHÍ DẦU MỎ HÓA LỎNG 1.1 Giới thiệu về LPG. - LPG (Liquefied Petroleum Gas) là khí dầu mỏ hóa lỏng hay khí hóa lỏng có thành có thành phần chính là Propane với Butan. 1.2 Nguồn gốc của LPG. - LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hay giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu. Nguyên liệu ban đầu dùng để sản xuất LPG là dòng khí thiên nhiên khai thác từcác mỏ dầu hoặc qua các quá trình xử lý dầu thô để thu được LPG. Về cơ bản quá trình sản xuất LPG bao gồm các bước sau: + Làm sạch khí : loại bỏ các tạp chất bằng phương pháp lắng, lọc, Sau khi loại bỏ các tạp chất, khí nguyên liệu còn lại chủ yếu là các hydrocacbon như êtan, propan, butan, + Tách khí: hỗn hợp khí nguyên liệu cần được tách riêng từng khí để sử dụng và pha trộn cho từng mục đích sử dụng khác nhau. Có thể dùng các phương pháp tách khí như phương pháp nén, hấp thụ, làm lạnh từng bậc, làm lạnh bằng giản nở khí, Qua hệ thống các dây chuyền tách khí có thể thu được propan và butan tương đối tinh khiết với nồng độ từ 96-98%. + Pha trộn: Các khí thu được riêng biệt lại được pha trộn theo các tỉ lệ thể tích khác nhau tùy theo yêu cầu. Hiện nay trên thị trường Việt Nam có khá nhiều loại LPG khác nhau do các hãng cung cấp với các tỉ lệ propan: butan là 30 :70, 40 :60,50:50, Đối với các LPG có tỉ lệ 30-70 ,40:60 thường được sử dụng trong sinh hoạt. Còn tỷ lệ 50:50 thường được sử dụng làm nguyên liệu cho các nghành công nghiệp như nấu thủy tinh, sản xuất ắc quy, cơ khí đóng tàu, 1.3 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của LPG. 1.3.1 Tính chất vật lý. - Khi chuyển từ thể lỏng sang thể khí, LPG có tỷ lệ giản nở rất lớn, 1 lít LPG lỏng sẽ tạo ra khoảng 250 lít khí. Do vậy trong các bồn chứa LPG không bao giờ được nạp đầy, chúng được quy định chỉ chứa từ 80-85% dung tích. - Màu sắc: LPG ở trạng thái nguyên chất không màu, không mùi, không độc hại, nhưn dễ bị phát hiện bằng khứu giác khi có rò rỉ do LPG được pha trộn thêm chất tạo mùi Mercaptan với tỉ lệ nhất định để có mùi đặc trưng. - LPG gây bỏng nặng nặng trên da khi tiếp xúc trực tiếp, nhất là dòng LPG rò rỉ GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. trực tiếp vào da nếu không có trạng bị bảo hộ lao động. - Nhiệt độ LPG khi cháy rất cao từ 1900°C-1950°C. LPG là loại nhiên liệu dễ cháy khi kết hợp với không khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ. Đạt tới giới hạn nồng độ cháy, dưới tác dụng của nguồn nhiệt hoặc ngọn lửa trần sẽ bắt cháy làm phá hủy thiệt bị, cơ sở vật chất, công trình. 1.3.2 Thành phần hóa học. - Sản phẩm LPG có thành phần chính là H.C Parafin có công thức chung là C n H 2n+2 trong đó các sản phẩm thường chứa như sau: + Đối với Propan thương phẩm cho phép sự có mặt của butan và butadien với hàm lượng rất nhỏ và có dấu vết của êtan, êtylen. + Butan thương phẩm thành phần chính là C 4 H 10 thường là n-butan hoặc butadien-1, cho phép có mặt của propan, propylen với hàm lượng nhỏ có vết của pentan. + Đối với hỗn hợp butan-propan, có thể có một lượng nhỏ olefin, chúng được pha trộn với nhau theo tỉ lệ nhất đinh, tùy theo mục đích sử dụng. Gas Petrolimex chứa 30% propan và 70% butan. Trong gas còn có hợp chất lưu huỳnh (0,02%) tồn tại ở dạng khí. Hợp chất elymercaptan là hợp chất của lưu huỳnh được pha thêm vào gas với nồng độ khoảng 20% so với giới hạn thấp của nồng độ gây cháy nổ để sao cho người tiêu dùng gas kịp phát hiện ra mùi gas trước khi bắt cháy. 1.4 Những tính chất thương phẩm của LPG. 1.4.1 Tỷ trọng. -Tỷ trọng của gas lỏng bằng nữa của nước (0,55-0,57 ở 20°C). Đây chính là cơ sở để chọn dung tích bình chứa đảm bảo kinh tế và đảm bảo an toàn trong sử dụng. (85% dung tích). Tỷ trọng thể lỏng : ở điều kiện 15 0 C, 760mmHg ,t ỷ trọng của Propan l à 0,51 ; còn Butan là 0,575. Propan và Butan nhẹ hơn nước nên nó nổi lên trên mặt nước. Tỷ trọng thể hơi : ở điều kiện 15 0 C, 760mmHg, t ỷ trọ ng c ủa Propan hơi bằng 1,52 và Butan hơi bằng 2,01. Như vậy ở thể hơi, tỷ trọng của LPG gấp gần 2 lần tỷ trọng của không khí. Như vậy khi LPG rò rỉ, khí thoát ra nặng hơn so với không khí sẽ lan truyền dưới mặt đất ở nơi trũng như rãnh nước, hố gas Để đảm bảo an toàn khi có rò rỉ cần tạo điều kiện thông thoáng phần dưới không gian sử dụng hoặc chứa LPG. GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. 1.4.2 Áp suất hơi bão hòa của LPG. -Khái niệm: là áp suất hơi mà tại đó pha lỏng cân bằng với pha hơi của sản phẩm ở nhiệt độ nhất định. -Áp suất hơi bão hòa phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và tỷ lệ phần trăm của Propan và butan. Nó được thể hiện qua bảng sau : GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 4 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. Bảng 1.1: Áp suất hơi propan và bu tan theo nhiệt độ. Nhiệt Độ Áp suất (Psi) Nhiệt Độ (°C) Áp suất (Psi) Propan Buntan Propan Buntan 10 77 7 27 128 22 15,6 92 12 32 149 29 21 109 17 37 172 37 - LPG có áp suất hơi bão hoà cao hơn áp suất khí quyển, nên ở điều kiện bình thường ( nhiệt độ và áp suất khí quyển ) LPG tồn tại ở dạng hơi. Trong điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất, LPG sẽ chuyển sang dạng lỏng và có thể tích nhỏ hơn rất nhiều lần so với dạng hơi, điều này thuận lợi cho việc vận chuyển và tàng trữ. LPG chứa trong bình kín có thể làm tăng áp suất của bình do tính chất dễ bay hơi của nó. Nhiệt độ môi trường quá thấp có thể làm giảm áp suất hơi dưới mức áp suất khí quyển. - Áp suất hơi bão hòa của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài của thiết bị và tỷ lệ thành phần Butan/ Propan. - LPG với thành phần 70% Butan và 30% Propan có áp suất hơi bão hòa là 6 kg/cm2. Cùng điều kiện nhiệt độ, khi thay đổi thành phần hỗn hợp , áp suất hơi bão hòa cũng thay đổi. 1.4.3 Tỷ lệ giản nở. - Giản nở lỏng-khí: LPG có tỷ lệ giản nở lớn. Một lí khí gas lỏng tạo ra 250 lít gas hơi. Nếu bình gas không kín hơi gas sẽ thoát ra từ bình như một loại khí vô hình. -Giản nở lỏng-lỏng: LPG dạng lỏng trong bình có hệ số giản nở lỏng-lỏng gấp 15-20 lần so với nước. 1.4.4 Một số tính chất về nhệt. - Nhiệt dung riêng của gas ở 15°C trong điều kiện áp suất khí quyển thể hiện qua bảng sau: Bảng 1.2: nhiệt dung riêng của hơi propan và butan. Hydrocacbua Cp(Kcal/kg) Cv(Kcal/kg) Hơi propan 0,388 0,343 Hơi butan 0,397 0,361 Ý nghĩa: nhiệt độ trong bình gas tăng nhanh hay chậm phụ thuộc vào lượng gas chứa trong bình. GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 5 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. - Năng suất tỏa nhiệt : khi đốt cháy hơi propan có năng suất tỏa nhiệt là : 11080(Kcal/kg), n-butan là 10930(Kcal/kg). Nhiệt độ ngọn lửa trong không khí đạt 1900°C(bếp nấu), trong ôxy đạt 2850°C (ngọn lửa hàn kim loại). - Nhiệt độ sôi: ở áp suất khí quyển điểm sôi của propan là -42°C, còn điểm sôi của butan là -2°C. Điều này giúp ta giải thích tại sao ở áp suất thường LPG bay hơi dữ dội. 1.4.5 Màu và mùi của LPG. - LPG ở nhiệt độ thường là một chất khí trong suốt, không màu, không độc hại. Trong gas có mùi đặc biệt đó là do mùi của êtylmercaptan pha thêm vào trong khi chế biến gas. 1.4.6 Tính độc hại của LPG. - LPG không độc hại nghĩa là không gây ngộ độc khi chế biến thực phẩm. Nếu trong môi trường có nhiều hơi gas sẽ gây ngạt do thiếu ôxy bởi vị gas nặng hơn không khí sẽ chiếm chỗ của ôxy. LPG là một loại nhiên liệu rất sạch do có hàm lượng lưu huỳnh thấp (<0,02%). Sản phẩm đốt cháy LPG chỉ tạo ra CO 2 và hơi nước, không tạo muội, không tạo khói đặc biệt không sinh ra SO 2 , H 2 S, CO như khi đốt than. 1.4.7 Tốc độ ngọn lửa: - Tốc độ ngọn lửa trong ống thử đường kính 2,54cm của hơi LPG là 82,2cm/s so với axetylen là 286cm/s. 1.4.8 Nhiệt độ tự bốc cháy: Nhiệt độ tự bắt cháy là nhiệt độ mà tại đó phản ứng cháy tự xảy ra đối với hỗn hợp không khí, nhiên liệu (hoặc oxy/ nhiên liệu). Nhiệt độ bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ không khí/ nhiên liệu, áp suất hỗn hợp. - Nhiệt độ bốc cháy tối thiểu phụ thuộc vào phương pháp thử, tỉ lệ nhiên liệu / không khí, áp suất hỗn hợp. Bảng1.3: so sánh nhiệt độ tự bốc cháy của các nhiên liệu: Nhiên Liệu Trong không khí (°C) Trong Ôxy (°C) Propan 400-580 470-575 Butan 410-550 280-550 Axetylen 305-500 295-440 Hydro 550-590 560 Dầu DO 250-340 >240 Xăng 280-430 >240 Metan 630-750 555-700 GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 6 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. 1.4.9 Độ nhớt: - LPG có độ nhớt thấp, khoảng 0,3 cSt ở 20°C do đó LPG lỏng có tính linh động cao, có thể rò rỉ, thẩm thấu ở những nơi mà có nước, xăng dầu nên dễ làm hỏng dầu mở bôi trơn ở các vị trí làm kín không tốt. 1.4.10 Nhiệt độ cháy. Hỗn hợp LPG/ trên không khí cháy sinh ra một lượng nhiệt rất lớn và tương đối sạch không để lại tạp chất. Bảng 1.4 Nhiệt cháy và nhiệt trị của LPG. Sản phẩm Nhiệt độ cháy lớn nhất của LPG/không khí Nhiệt trị LPG(Kcal/kg) Lớn nhất Nhỏ nhất C 3 H 8 1967 220000 11000 C 3 H 6 2050 C 4 H 10 1973 11800 10900 C 4 H 8 2033 1.4.11 Giới hạn nổ. Hỗn hợp hơi nhiên liệu với không khí có thể cháy nổ khi gặp lửa. Hỗn hợp chỉ cháy nổ khi nó nằm trong một giới hạn nào đó về nhiệt độ, áp suất và thành phần. Vùng cháy nổ có giới hạn trên và giới hạn dưới về nồng độ. Giới hạn dưới ứng với nồng độ nhiên liệu tối thiểu trong hỗn hợp mà ở đó hỗn hợp cháy khi gặp lửa. Giới hạn trên ứng với nồng độ cực đại của nhiên liệu để nhiên liệu cháy khi gặp lửa. Nếu quá giới hạn trên hỗn hợp không cháy nổ vì thiếu oxy, còn thấp hơn giới hạn dưới hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu phản ứng cháy không xảy ra được. Giới hạn cháy nổ được thể hiện ở bản sau: Thành Phần Giới hạn dưới(%thể tích) Giới hạn trên(%thể tích) Propan thương phẩm 2,2 10,0 Butan thương phẩm 1,8 9,0 Khí mêtan 5,0 40,0 Khí thiên nhiên 5,0 15,0 GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 7 SVTH: Nguyễn Văn Đức [...]... một vài năm gần đây GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 16 SVTH: Nguyễn Văn Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ LPG 3.1 Sơ đồ Công nghệ Bồn chứa Thiết bị hóa hơi Điều áp Ống dẫn Thiết bị sử dụng 3.2 Thiết bị 3.2.1 Bồn chứa LPG - Hình dạng của bồn chứa GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 17 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật. .. nghệ và các nguồn nhiên liệu mới, đã giúp nguồn cung LPG trở nên đa dạng hơn • Nguồn cung LPG thế giới - LPG và các loại khí hóa lỏng khác đều là sản phẩm của công nghiệp khai thác và chế biến dầu khí Vì vậy, bất cứ một sự thay đổi lớn nhỏ nào trong quá trình khai GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 11 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng thác và chế... chủ yếu là các SC ứng dụng LPG vào làm nhiên liệu GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 15 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng cho động cơ xe, trong đó GS TSKH Bùi Văn Ga (Giám đốc Đại học Đà Nẵng) có 5 SC 2.2.2 Ứng dụng LPG làm nguồn nguyên liệu -Sử dụng LPG trong công nghiệp hoá dầu : LPG được sử dụng trong tinh chế và công nghiệp hoá dầu Trong tinh chế,... lượng H2S và CO2 rất thấp (0,4 - 4%) rất thuận lợi cho chế biến và sử dụng GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Trang 9 SVTH: Nguyễn Văn Đức Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng (khí ngọt) - Dầu mỏ Bạch Hổ có tỷ xuất khí hòa tan trung bình là 180m3/tấn nghĩa là cứ một tấn dầu trong điều kiện mỏ có áp suất lớn hơn áp suất bão hòa khi khai thác lên có thể tách ra 180m3 khí Đây là.. .Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng Đối với LPG để đốt cháy và phát nổ nếu được trộn lẫn với không khí theo tỷ lệ LPG/ không khí : 5 – 15 % tương đương với LPG/ Oxy là 0,25 – 0,75.1.5 Tiềm năng về khí đốt của Việt Nam và Thế giới 1.5.1 Thị trường LPG Việt Nam * Nguồn cung LPG - Những năm gần đây chúng ta đã có quá nhiều chuyện để nói về công nghiệp dầu khí Việt... trong bể còn rất ít chất lỏng, dưới tác dụng của áp lực dư lớn, phần xung quanh đáy có thể bị uốn cong nâng lên cùng bể Bể trụ hình ứng mái cầu GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 18 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng - Bể cầu Bể cầu là loại bể thường dùng chứa sản phẩm lỏng dưới áp lực cao như gas hóa lỏng hoặc thành phần nhẹ của xăng với áp lực dư... nạp vào ống dẫn nhiệt trong khoang nước rồi vào buồng gas - Khoang nước được giữ ở nhiệt độ khoảng 75-80°C, nhiệt độ của nước truyền cho LPG lỏng thông qua thành buồng gas và ống dẫn nhiệt làm cho chúng hóa hơi ngay trong thiết bị hóa hơi GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 24 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng - Hơi gas tạo ra được đi qua lỗ thoát của. .. năng của bếp mà người ta sử dụng nhiều hay ít chi tiết cấu thành Các chi tiết thường sử dụng trong bếp gas gồm: + Ống dẫn gas và khung bếp + Cụm van điều khí + Phần sinh ( cấp) nhiệt + Phần đánh lửa + Hệ thống an toàn 3.3.1.2.1 Ốnng dẫn gas và khung bếp -Cấu tạo: Gồm các phần chính GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 29 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng. .. với khối lượng tăng lên khoảng 21 triệu tấn/năm tương ứng với mức tăng trưởng trung bình khoảng 2%/năm GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 13 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng CHƯƠNG 2 : ỨNG DỤNG CỦA LPG 2.1 Lợi ích của LPG - Trên toàn thế giới hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành nỗi lo của toàn nhân loại Nó đòi hỏi phải giải quyết tình trạng... thương mại và dân dụng nhằm mục đích đun nấu và sưởi ấm Nhu cầu của khu vực này rất nhạy cảm với những biến động của giá - Thông thường nhu cầu cơ bản đối với LPG thường có xu hướng hơi trễ so với nhu cầu trong một khoảng thời gian nhất định và thường duy trì mức thặng dư (khoảng GVHD: Nguyễn Hồng Sơn Đức Trang 12 SVTH: Nguyễn Văn Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng và kĩ thuật của khí dầu mỏ hóa lỏng 3-7% . tấn/năm. Tiếp đến là thị trường nhiên liệu cho giao thông vận tải chiếm khoảng 22 triệu tấn trong năm 2009. Thị trường LPG cho nhiên liệu giao thông vận tải ở đây không tính đến lượng butan sử dụng trong. bình đã trở lại mức giá 700 USD/tấn. - Đặc biệt trong năm 2009, sản xuất LPG thế giới giảm sút xuống mức kỷ lục, mức tăng trưởng của thị trường chỉ là 0.1%, nếu so sánh với mức tăng trưởng trung. khoảng 270.000 tấn. Dự kiến sản lượng LPG Dinh Cố sẽ đạt khoảng 230.000 tấn vào năm 2010, giảm dần xuống còn 173.000 tấn vào năm 2015, tăng trở lại mức 279.000 tấn vào năm 2020 và đạt mức 230.000