Bài giảng công nghệ chế biến khí chương 4 làm sạch h2s, CO2 và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác

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 . [...]... riêng chất hấp thụ và chi phí sản xuất cao  Có sự tương tác giữa CO2 (một phần) và HCN (hòan tòan) với chất hấp thụ tạo thành hỗn hợp không hòan nguyên được  Khả năng làm sạch mercaptan và hợp chất lưu hùynh hữu cơ thấp 2.3 Quá trình làm sạch khí ADIP • Dung môi hấp thụ: dung dịch nước diisopropanolamine (DIPA), nồng độ có thể lên đến 40 % • Cho phép làm sạch tinh H2S đến 1,5 mg/m3; đồng thời làm sạch. .. Vetrocoke-H2S và Stretford được ứng dụng để làm sạch khí có hàm lượng H2S thấp (áp suất riêng phần đầu vào của H2S là 0,07 MPa và đầu ra là 0,002 MPa) • Tiêu chuẩn để lựa chọn quá trình và dung môi hấp thụ:  Hàm lượng trước và sau khi làm sạch của tạp chất trong khí; hoặc áp suất riêng phần trước và sau khi làm sạch của tạp chất trong khí    Áp suất riêng phần ban đầu quyết định số vòng tuần hòan chất. .. tinh H2S đến 1,5 mg/m3; đồng thời làm sạch CO2, COS, RSR (có thể lọai bỏ 40 50% COS và RSR) • Họat độ dung dịch DIPA đối với CO2 thấp hơn so với MEA • Khả năng tạo hợp chất gây ăn mòn thấp • Sự phân hủy DIPA do tương tác với các hợp chất chứa S và O thấp hơn so với quá trình dùng MEA 2 .4 Quá trình làm sạch khí Econamin • Được áp dụng khi nồng độ khí chua trong khí nguyên liệu ~ 1,5-8% • Dung môi hấp... trình làm sạch khí bằng dung môi DEA • Nồng độ dung dịch DEA phụ thuộc hàm lượng khí chua trong khí và mức bão hòa khí chua trong dung dịch, ~ 20-30%kl:  Nồng độ khí chua 0,05-0,08 m3/l  DEA 20-25%  Nồng độ khí chua 0, 14- 0,15 m3/l  DEA 25-27%  Nồng độ khí chua 0,15-0,17 m3/l  DEA 27-30% • Được ứng dụng làm sạch dòng khí có áp suất riêng phần của khí chua >= 0,2 MPa (DEA 25-27%) hoặc >=0 ,4 MPa... dịch thấp  Chi phí riêng chất hấp thụ và chi phí sản xuất cao  Dung môi đã hấp thụ CO2, COS, CS2, HCN, SO2, SO3 khó hòan nguyên  nếu trong khí có chứa COS và CS2 thì không sử dụng quá trình này  Khả năng thu hồi mercaptan và các hợp chất lưu hùynh hữu cơ kém  Nếu trong hệ có hydrocarbon béo, sulfua sắt, thiosunfit, khả năng tạo bọt của chất hấp thụ tăng  cần đưa thêm vào hệ chất chống tạo bọt  Áp... Pa, J/kg 2.1 Quá trình làm sạch khí bằng dung môi MEA • Nồng độ dung dịch MEA thường . 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. 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. trước và sau khi làm sạch của tạp chất trong khí; hoặc áp suất riêng phần trước và sau khi làm sạch của tạp chất trong khí.  Áp suất riêng phần ban đầu quyết định số vòng tuần hòan chất hấp