Phương pháp ngưng tụ khí ở nhiệt độ thấp 25oC đến 35oC, áp suất cao 3.04.0 MPa được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh tế hơn cả để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành. Khí từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí, sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó, khí nén được làm lạnh tới nhiệt độ âm cần thiết, sau đó đưa sang bộ phận tách khí, ở đó một phần Hydrocacbon đã được ngưng tụ tách ra.
Tiểu luận môn học CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ Công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc nhiều bậc: đặc điểm đặc trưng so sánh GVHD: PGS.TS Lê Minh Thắng Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tú – MSSV: 20134478 Nguyễn Mạnh Tuấn – MSSV: 20134303 Hà nội, tháng 11 năm 2016 Lời nói đầu: Với mong muốn tìm hiểu công nghệ chế biến khí, đặc biệt công nghệ chế biến khí phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp, chúng em chọn đề tài: “Công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc nhiều bậc: đặc điểm đặc trưng so sánh.” Tiểu luận gồm có phần chính: Chương 1: Tổng quan trình ngưng tụ nhiệt độ thấp Chương 2: Mô lại trình công nghệ Trong trình làm tiểu luận này, dù cố gắng kiến thức có hạn nên em tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý bổ sung cô để tiểu luận hoàn thiện Mục lục: Nội dung Chương Tổng quan trình ngưng tụ nhiệt độ thấp Sơ lược trình chế biến khí theo sơ đồ ngưng tụ I nhiệt độ thấp II Sơ đồ công nghệ phương pháp II.1 Ngưng tụ nhiệt độ thấp có lưu trình làm lạnh II.2 Ngưng tụ nhiệt độ thấp có lưu trình làm lạnh Chương 2: Mô lại trình công nghệ: I Thông số chung mô trình: Thông số dòng nguyên liệu Yêu cầu đề tiểu luận II Sơ đồ NNT có chu trình làm lạnh ngoài: Mô lưu trình Hysys Cân vật liệu nhiệt lượng trình So sánh hai lưu trình III Lưu trình NNT có chu trình làm lạnh trong: Mô lưu trình Hysys Cân vật liệu nhiệt lượng trình So sánh hai lưu trình Trang 4 5 8 8 9 11 13 15 15 16 17 Chương 1: Tổng quan trình ngưng tụ nhiệt độ thấp I Sơ lược trình chế biến khí theo sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp Phương pháp ngưng tụ khí nhiệt độ thấp -25 oC đến -35oC, áp suất cao 3.0-4.0 MPa coi phương pháp có hiệu kinh tế để chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Khí từ xí nghiệp khai thác dầu nén máy nén khí, sau làm lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp Tại đó, khí nén làm lạnh tới nhiệt độ âm cần thiết, sau đưa sang phận tách khí, phần Hydrocacbon ngưng tụ tách Phần ngưng tụ bậc nén làm lạnh khí đồng hành bơm từ thùng chứa qua phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan, phân đoạn chứa metan etan tách Sau đó, phần nặng phần ngưng tụ tách metan etan, qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa, từ đưa chế biến tiếp Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách phần nặng từ khí đồng hành phương pháp tốn kém, để thực cần có thiết bị làm lạnh phức tạp Tuy nhiên, sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản hiệu tách C3+ khỏi khí cao tương đối triệt để nên năm gần đây, phương pháp ứng dụng rộng rãi công nghiệp chế biến khí Có nhiều phương pháp để áp dụng, phân loại theo số bậc tách hay kiểu nguồn làm lạnh Theo kiểu nguồn lạnh, ta có chu trình làm lạnh trong, chu trình làm lạnh ngoài, hay chu trình làm lạnh tổ hợp kết hợp hai phương pháp Chu trình làm lạnh không phụ thuộc vào sơ đồ công nghệ có tác nhân làm lạnh đặc biệt Tùy thuộc vào tác nhân làm lạnh mà chu trình làm lạnh chia làm hai nhóm: nhóm tác nhân làm lạnh nhóm nhiều tác nhan làm lạnh, thường hỗn hợp hydrocacbon nhẹ Chu trình làm lạnh có ứng dụng hai hay nhiều tác nhân làm lạnh gọi chu trình làm lạnh bậc thang Chu trình làm lạnh trong, tác nhân làm lạnh dòng khí đưa vào chế biến Chu trình làm lạnh chia làm hai nhóm: - Nhóm thứ có kết hợp với tiết lưu dòng chất lỏng, phần lạnh nhận tiết lưu condensat bậc 2, tiết lưu phần lỏng lại - tháp tách metan etan Nhóm thứ hai có kết hợp giãn nở khí Một phần lạnh nhiệt độ thấp nhận trình giãn nở khí tuabin Về mặt nguyên tắc, sử dụng sơ đồ toàn lượng lạnh cần thiết cho trình nhận tiết lưu dòng lỏng condensat Tuy nhiên, sơ đồ có phận tiết lưu trường hợp không kinh tế phức tạp Chỉ sử dụng tuabin giãn nở khí làm nguồn nhiệt trường hợp khí gầy khí truyền dẫn với áp suất tương ứng Khí đồng hành thường chế biến theo sơ đồ, chu trình làm lạnh propan kết hợp với chu trình làm lạnh Trong sơ đồ vậy, bậc người ta áp dụng chu trình làm lạnh ngoài, làm lạnh khí tới nhiệt độ khoảng -30 oC, bậc 2, để nhận nhiệt độ thấp hơn, người ta sử dụng chu trình làm lạnh Theo yêu cầu nhận sản phẩm ra, sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp chia thành sơ đồ để nhận C2+ sơ đồ để nhận C3+ II Sơ đồ công nghệ phương pháp II.1 Ngưng tụ nhiệt độ thấp có lưu trình làm lạnh ngoài: Hình 1: Sơ đồ công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp (NNT) có lưu trình làm lạnh 1, Tháp tách pha 4, Thiết bị trao đổi nhiệt Bộ phận nén khí 6, 10 Thiết bị làm lạnh propan Thiết bị làm mát không khí Tháp tách etan I Khí đưa vào chế biến II Khí khô sản phẩm Thiết bị hồi lưu 11 Thiết bị đun sôi đáy tháp III Các hydrocacbon C3+ Nguyên lý sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có lưu trình làm lạnh ngoài: Theo sơ đồ này, khí nguyên liệu từ ống dẫn đưa vào phận tách khí sơ 1, làm khỏi tạp chất học chất lỏng dạng hạt (dầu, nước, ) Sau làm sơ tháp tách 1, khí đưa vào máy nén Khí nén qua thiết bị làm mát không khí 3, làm lạnh thiết bị trao đổi nhiệt dòng lạnh khí khô chất lỏng ngưng tụ từ tháp phân tách Sau qua phận bay propan 6, phần khí ngưng tụ vào tháp phân tách 7, hydrocacbon ngưng tụ tách Từ đỉnh tháp khí khô thoát ra, sau truyền lạnh phận trao đổi nhiệt đưa vào đường ống dẫn khí Từ đáy tháp tách 7, phần ngưng tụ (condensat) tháo ra, sau truyền lạnh phận trao đổi nhiệt 5, nhiệt độ nâng lên đưa vào phần tháp tách etan Sản phẩm đỉnh tháp gồm có hỗn hợp metan (20% ÷ 70% thể tích), etan (30% ÷ 75% thể tích) propan (không 5% thể tích) trộn lẫn với khí khô, đưa vào đường ống dẫn khí Sản phẩm đáy tháp phân đoạn chứa hỗn hợp propan hydrocacbon nặng C 3+, sử dụng để sản xuất propan, butan, pentan benzin khí khí đốt cho sinh hoạt (đun nấu, sưởi, ) II.2 Ngưng tụ nhiệt độ thấp có lưu trình làm lạnh Hình 2: Công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp sử dụng turbo expander Công đoạn sấy khí Bộ phận trao đổi nhiệt Máy nén Bộ phận tách áp suất cao Tuabin giãn nở khí Bộ phận tách áp suất thấp Tháp tách metan I Khí nguyên liệu II Khí khô III Phân đoạn hydrocacbon nặng Nguyên lý sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có sử dụng turbo expander: Khí có áp suất cao vào công đoạn sấy khí để giảm hàm lượng nước xuống giới hạn cho phép, sau khí đưa qua phận trao đổi nhiệt để làm lạnh, tận dụng nhiệt dòng khí khô tách từ tháp tách metan có nhiệt độ thấp Sau khỏi thiết bị làm lạnh, khí vào phận tách áp suất cao Phần lỏng tách đưa thẳng vào tháp tách metan Phần khí tách từ phận tách áp suất cao đưa qua tuabin giãn nở khí để giảm áp, giảm nhiệt độ dẫn vào phận tách áp suất thấp để tách triệt để hydrocacbon nhẹ Khí tách phận tách áp suất thấp đưa trộn với dòng sản phẩm Phần lỏng đưa vào tháp tách metan Sản phẩm khí thu tháp tách metan có thành phần chủ yếu metan đưa Do có nhiệt độ thấp nên tận dụng cách trao đổi nhiệt với dùng nguyên liệu thông qua phận trao đổi nhiệt tới máy nén khí để nén đến áp suất thích hợp đưa vào bồn chứa đưa tiêu thụ Máy nén nối với tuabin giãn nở khí qua trục nhằm tận dụng công trình giãn nở khí sinh Phần lỏng tách đáy tháp chủ yếu C2, C3, C4+ Chương 2: Mô lại trình công nghệ: I Thông số chung mô trình: Thông số dòng nguyên liệu: Trong tiểu luận này, dòng nguyên liệu đầu vào có thông số sau: Thông số Nhiệt độ Áp suất Năng suất làm việc Số liệu 15oC MPa 500 triệu m3/năm Cấu tử Methane Ethane Propane n-Butane Nitrogen CO2 C5+ Phần Mole 0.7877 0.1217 0.0613 0.0107 0.0051 0.0103 0.0033 Thông số thành phần dòng lấy từ thông số mỏ Bạch Hổ, sách công nghệ Chế biến khí Ngoài ra, cấu tử C5+ lấy tính chất tương tự C7 Yêu cầu đề tiểu luận: Công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc nhiều bậc: đặc điểm đặc trưng so sánh Từ đó, mô lại trình ngưng tụ nhiệt độ thấp sử dụng lưu trình làm lạnh ứng với hai loại ngưng tụ NNT bậc nhiều bậc Những điểm cần so sánh: II Điểm đặc trưng lưu trình bậc nhiều bậc Cân vật liệu nhiệt lượng trình, sử dụng hysys để tính toán Xét đến tiêu kinh tế kỹ thuật để đánh giá tính ứng dụng lưu trình Sơ đồ NNT có chu trình làm lạnh ngoài: Mô lưu trình Hysys: a Lưu trình bậc: Hình 3: Lưu trình mô Hysys • Thuyết minh lưu trình: Do dòng vào có CO nên dòng khí làm ngọt, coi tách hoàn toàn CO thông qua tháp tách lý tưởng (Component Spliter) thu dòng khí “ngọt” Dòng khí đưa qua tháp tách pha EQ-1 để thu phần hơi, đảm bảo cho trình nén máy nén EQ-2 lên 3MPa Do dòng khí thu có áp suất cao nên làm mát sơ quạt không khí EQ-3 Dòng khí mát chia đôi với tỉ lệ 50/50 (dòng 2) Dòng trao đổi nhiệt với dòng kết hợp từ đỉnh tháp tách pha EQ-7 tháp chưng EQ-8 Dòng trao đổi nhiệt với dòng lỏng tháp chưng EQ-7 Trộn lại hai dòng, ta thu dòng Tiếp đến, dòng làm lạnh thiết bị bay propan (hoặc propan-etan) EQ-6 xuống Sau làm lạnh, dòng trở thành dòng pha, dòng tiếp tục qua tháp tách pha, phần lỏng trao đổi nhiệt qua EQ-5 để lên nhiệt độ khoảng 10 oC vào tháp chưng EQ-8 Phần từ EQ-7 đỉnh tháp chưng EQ-8 trộn vào trao đổi nhiệt qua EQ-4 lên nhiệt độ khoảng 0oC b Lưu trình nhiều bậc: Hình 4: Lưu trình ba bậc • Thuyết minh lưu trình: Tương tự với lưu trình bậc, dòng khí trước đưa vào bậc gia nhiệt sơ Dòng sau trộn qua thiết bị làm lạnh EQ-5 xuống -10 oC, tháp tách pha thứ EQ-6, dòng lại qua thiết bị làm lạnh EQ-7 xuống -20oC chuyển thành hỗn hợp hai pha tách tháp tách EQ-8 Dòng lại tiếp tục làm lạnh xuống thêm chuyển pha qua thiết bị EQ-9 tách EQ-10 Cuối cùng, dòng lỏng ba tháp tách EQ-6, 8, 10 trộn lại, trao đổi nhiệt qua thiết bị EQ-4.1 lên 10oC vào tháp chưng EQ-11 Dòng từ đỉnh tháp chưng kết hợp với dòng đỉnh tháp tách trao đổi nhiệt qua thiết bị EQ4 lên 0oC c Lựa chọn chất tải lạnh: Chất tải lạnh lưu trình NNT có làm lạnh quan trọng Lưu trình có sử dụng template chu trình lạnh: Để làm lạnh cho lưu trình cần hai điều kiện quan trọng: Nhiệt độ đủ thấp để đáp ứng khả tách hợp lý lưu lượng chất tải lạnh chu trình Theo khảo sát sơ bộ, sử dụng propan có nhiệt độ sôi -42.19 oC, ta lựa chọn nhiệt độ cuối trao đổi nhiệt -40oC (qua thiết bị EQ-6 bậc EQ-19 ba bậc) hiệu thu propan dòng lỏng tương ứng với tháp tách sơ không cao Do ta cần hạ nhiệt độ thấp Trong lưu trình tiểu luận ta lựa chọn chất tải lạnh hỗn hợp dòng C2 C3 tỉ lệ 50:50 Nhiệt độ sôi hỗn hợp atm -54.81 oC Chọn nhiệt độ làm lạnh cuối -50oC Cấu tử Methane Ethane Propane n-Butane Nitrogen CO2 C5+ Nhiệt độ sôi (oC) MPa -96.25 9.461 77.36 137.4 -149.6 -5.050 Lưu lượng mole (kmole/h) 747931.96 115568.24 58222.25 10125.61 4868.08 9736.16 3115.57 Cân vật liệu nhiệt lượng trình: a Tại lưu trình bậc: Xét cân vật liệu nhiệt lượng thiết bị EQ-1 đến 8, ta có bảng sau: Cân vật chất 1 Cân lượng: b Tại lưu trình nhiều bậc, ta có bảng sau: Cân vật chất Cân lượng So sánh hai lưu trình: a Điểm đặc trưng hai lưu trình • Lưu trình bậc: Ở lưu trình này, hệ thống sử dụng thiết bị làm lạnh thiết bị tách hai pha Lưu lượng chất tải lạnh cần dùng 695259.8 kmole/h Xét dòng trước vào tháp tách etan: Ta có thành phần dòng lỏng sau (kmole/h) Lưu lượng mole Propane 44365.70 Lưu lượng mole Ethane 45448.62 Lưu lượng mole Methane 50261.46 Do ta chọn điều kiện tháp chưng cho phù hợp với khả tách thực tế lượng C3 đỉnh tháp 4% tháp có 14 đĩa, số hồi lưu 2, áp suất làm việc đỉnh đáy 3MPa Tổng kết lại, ta thu khả tách C3 lưu trình 69.36%, C4 93.79% • Lưu trình ba bậc Ở lưu trình này, hệ thống sử dụng thiết bị làm lạnh ba thiết bị tách pha Ta thu thông tin dòng lỏng trộn ba dòng lỏng đáy sau: Tổng lưu lượng chất tải lạnh cần sử dụng: 690473.6 kmole/h Tổng lưu lượng mole Propane: 43307.38 kmole/h Tổng lưu lượng mole Ethane: 41454.17 kmole/h Tổng lưu lượng mole Methane: 44900.16 kmole/h Do ta chọn điều kiện tháp chưng cho phù hợp với khả tách thực tế lượng C3 đỉnh tháp 4% tháp có 14 đĩa, số hồi lưu 2, áp suất làm việc đỉnh đáy 3MPa Tổng kết lại, ta thu hiệu suất tách C3 68.09%, C4 94.61% Khi so sánh, có điều dễ thấy rằng, lượng C C2 dòng lỏng giảm lưu trình nhiều bậc so với bậc sau khỏi hệ thống ngưng tụ, có nghĩa khả tách sâu Do cân lỏng cân hấp thụ chất nhiệt độ xác định nên gây tượng hệ thống tách bậc có lượng propan sau tách nhỏ bậc chút không đáng kể, bù lại, hàm lượng C 4+ dòng sản phẩm có hàm lượng cao Ngoài ra, ta nhận thấy rằng, lượng chất tải lạnh cần sử dụng cho lưu trình ba bậc nhỏ so với bậc, tức tiết kiệm lượng chất tải lạnh Nếu tối ưu lượng chất tải lạnh, ta hoàn toàn thấy chênh lệch đáng kể Tựu chung lại, lưu trình ba bậc có điểm tốt khả tách sâu hơn, dòng sản phẩm lẫn khí khô hơn, giảm chi phí cho chất tải lạnh lượng cung cấp cho tháp chưng b Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: Điều ta dễ thấy sơ đồ nhiều bậc tốn nhiều thiết bị, thêm thiết bị không kể chu trình lạnh khép kín Do đó, chi phí thi công, lắp đặt hay vận hành bị cao Tựu chung lại kết hợp ưu điểm đặc trưng trình với đưa vào thực tế tiêu kinh tế - kỹ thuật tương đương Do vậy, người ta thường sử dụng lưu trình bậc để tách C3+ Những chu trình nhiều bậc chủ yếu người ta ứng dụng để tách sâu C2 C3, ta kết hợp chu trình làm lạnh hay kết hợp chu trình (làm lạnh tổ hợp) III Lưu trình NNT có chu trình làm lạnh trong: Mô lưu trình Hysys: a Lưu trình bậc: Hình 5: Lưu trình mô NNT tách C3+ bậc Hysys • Thuyết minh lưu trình: Do dòng vào có chứa CO 2, N2 nên dòng khí đưa qua tháp tách cấu tử (Component spliter) giả thiết cấu tử tách hoàn toàn Khí sau loại bỏ CO2, N2 nén đến áp suất 5MPa Do trình tăng áp liền với trình tăng nhiệt, ta dẫn hỗn hợp khí sau nén qua Cooler E101 để làm mát 20oC Dòng khí sau đưa vào tháp tách pha EQ1 để tách giọt lỏng sót lại trình chuẩn bị ban đầu Hơi từ EQ1 trao đổi nhiệt với dòng khí khô sản phẩm giảm xuống -5oC Do nhiệt độ giảm, phần khí bị ngưng tụ tác tháp tách EQ2, sau vào đĩa tiếp liệu tháp chưng T-100 Trong đó, dòng khí từ EQ2 giảm áp Expander K-100 Khi xảy trình này, nhiệt độ dòng khí giảm sâu xuống -33.5 oC; khiến cho phần lỏng bị ngưng tụ lại Phần lỏng sau lại tách tháp tách EQ3 vào đĩa tháp chưng T-100 Khí khô từ EQ3 trộn với khí khô từ đỉnh tháp chưng, qua Compressor K-101 sử dụng công sinh từ K-100, nén tới áp suất 2.7MPa trước đem sử dụng b Lưu trình nhiều bậc: Hình 6: Lưu trình NNT hai bậc tách C3+ có tuabin giãn nở khí, tiết lưu dòng chất lỏng • Thuyết minh lưu trình: Tương tự lưu trình bậc, dòng khí trước đưa vào bậc đưa qua tháp tách Component spliter X-100 để loại bỏ cấu tử không mong muốn sau tăng áp làm mát đến 5MPa 20 oC Dòng khí sau chuẩn bị sơ đưa vào tháp tách pha EQ1 nhằm loại bỏ tạp chất học giọt lỏng sót lại Dòng khí khỏi tháp chia thành dòng với tỷ lệ tính toán tối ưu tee1: tee2 =0.9:0.1 Hai dòng trao đổi nhiệt với dòng khí khô condensate từ tháp tách EQ3,EQ4 tháp chưng T-100 Sau trao đổi nhiệt, chúng trộn lại thành dòng có nhiệt độ -20 oC trước vào tháp tách EQ3 Dòng lỏng condensate từ EQ3 đem trao đổi nhiệt với dòng tee2 (như nói trên) đưa vào đĩa tiếp liệu tháp chưng Trong đó, dòng khí đưa vào bậc tách Khi qua tubo expander K-100, dòng khí giảm áp nhiệt độ xuống 2MPa -55.5oC Khí ngưng tụ thành lỏng phần tách nhờ tháp tách EQ4, trước đưa vào đĩa tháp chưng T-100 Khí từ EQ4 trộn với dòng khí khô sản phẩm từ đỉnh tháp chưng tháp EQ3 Dòng khí khô đem trao đổi nhiệt với dòng tee bị nén compressor K-101 tới 2.7 MPa nhờ công sinh từ máy giãn K-100 Cân vật liệu nhiệt lượng trình: a Tại lưu trình bậc: Xét cân vật liệu nhiệt lượng cho toàn trình, ta có bảng sau: Cân vật chất Cân nhiệt lượng b Lưu trình hai bậc: Cân vật chất Cân lượng So sánh hai lưu trình a Đặc điểm đặc trưng hai lưu - trình Để dễ so sánh hiệu suất tách trình, ta chọn điều kiện tháp tách tháp - chưng lưu trình Cụ thể, tháp chưng lưu trình hoạt động với số đĩa 10 (các thông số vật lý để mặc định nhau), số hồi lưu 2, áp suất làm việc đỉnh 2MPa, đáy 3MPa Nhiệt độ condenser -30oC, nhiệt độ Reboiler 85oC • Với lưu trình bậc: Sử dụng công cụ tính toán Spreadsheet Hysys, ta tính toán hiệu suất tách cấu tử sau: % Tách C1 = = 99,90 % % Tách C2 = = 97,02 % % Tách C3 = = 32,46% % Tách C4 = = 67% • Với lưu trình bậc: % Tách C1 = = 99,90 % % Tách C2 = = 97,46 % % Tách C3 = = 72,95% % Tách C4 = = 93,15% Khi so sánh, ta dễ dàng nhận thấy hiệu suất tách metan etan sơ đồ cao (đều mức 97%) Tuy nhiên, sơ đồ tách bậc lại cho khả tách propan đáng kể so với sơ đồ tách bậc (32,46% so với 72,95%) Tương tự với khả tách n-butan sơ đồ bậc so với bậc (67% so với 93.15%) Tuy tiêu tốn nhiều lượng hơn, sơ đồ NNT hai bậc có chu trình làm lạnh đem lại hiệu kinh tế lâu dài rõ rệt nhiều so với sơ đồ b Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: Với sơ đồ nhiều bậc, số thiết bị so sánh với sơ đồ bậc tương đồng (thêm tháp tách tách van tiết lưu) Tuy nhiên, kể với sơ đồ bậc, chi phí đầu tư lớn giá thành máy giãn cao Bù lại, ưu điểm phương pháp ngưng tụ làm lạnh việc có tính tự động hóa cao, khả lắp đặt nhanh chóng dẫn đến tiết kiệm chi phí nhân công vận hành sửa chữa Do vậy, sơ đồ tách bậc thường phù hợp với quy trình tách mà không đòi hỏi chất lượng sản phẩm cao Trong với sơ đồ tách nhiều bậc phù hợp với nhà máy quy mô lớn, đòi hỏi chất lượng sản phẩm tốt, hàm lượng C3 tách cao; chí dùng để tách C2+ Kết luận Sau thời gian tìm hiểu, tham khảo tài liệu tham khảo với hướng dẫn tận tình cô Minh Hiền cô Minh Thắng, chúng em hoàn thành tiểu luận Trong trình làm tiểu luận này, em tìm hiểu thêm kiến thức chế biến khí phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp Bên cạnh đó, trình thiết kế, mô sơ đồ công nghệ chế biến khí phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp giúp em tìm hiểu thêm vấn đề tối ưu hóa chế độ vận hành sơ đồ công nghệ, thông số hoạt động nhà máy Qua đó, em hiểu thêm kiến thức học lớp Trong trình làm tiểu luận này, kiến thức chuyên ngành, em có thêm kỹ kỹ tìm tài liệu, kỹ xử lý thông tin phục vụ cho việc hoàn thiện đồ án Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thị Minh Hiền Công nghệ chế biến khí NXB Bách Khoa Hà Nội.Hà Nội.2014 [2] John M.Camphell Gas Conditioning and Processing.Vol Camphell Petroleum Series Oklahoma 1992 [3] Nguyễn Thị Minh Hiền Mô trình công nghệ hóa học NXB Bách Khoa Hà Nội.Hà Nội.2016 [...]... đổi nhiệt với dòng tee 1 và bị nén tại compressor K-101 tới 2.7 MPa nhờ công sinh ra từ máy giãn K-100 2 Cân bằng vật liệu và nhiệt lượng của quá trình: a Tại lưu trình một bậc: 1 6 Xét cân bằng của vật liệu và nhiệt lượng cho toàn bộ quá trình, ta có bảng sau: Cân bằng vật chất Cân bằng nhiệt lượng b Lưu trình hai bậc: Cân bằng vật chất Cân bằng năng lượng 3 So sánh hai lưu trình a Đặc điểm đặc trưng. .. quan trọng: Nhiệt độ đủ thấp để đáp ứng khả năng tách hợp lý và lưu lượng chất tải lạnh đi trong chu trình Theo khảo sát sơ bộ, khi sử dụng propan có nhiệt độ sôi là -42.19 oC, ta lựa chọn nhiệt độ cuối của trao đổi nhiệt là -40oC (qua thiết bị EQ-6 ở một bậc và EQ-19 ở ba bậc) thì hiệu quả thu được propan ở dòng lỏng tương ứng với tháp tách sơ bộ là không cao Do đó ta cần hạ nhiệt độ thấp hơn Trong... trình một bậc: Xét cân bằng vật liệu và nhiệt lượng tại các thiết bị EQ-1 đến 8, ta có bảng sau: Cân bằng vật chất 1 1 Cân bằng năng lượng: b Tại lưu trình nhiều bậc, ta có bảng sau: Cân bằng vật chất Cân bằng năng lượng 1 2 3 So sánh hai lưu trình: a Điểm đặc trưng của hai lưu trình • Lưu trình một bậc: Ở lưu trình này, hệ thống chỉ sử dụng một thiết bị làm lạnh và một thiết bị tách hai pha Lưu lượng... áp suất làm việc ở đỉnh và đáy đều là 3MPa Tổng kết lại, ta thu được hiệu suất tách C3 là 68.09%, C4 là 94.61% 1 3 Khi so sánh, có một điều dễ thấy rằng, lượng C 1 và C2 ở dòng lỏng đã giảm đi ở lưu trình nhiều bậc so với một bậc sau khi ra khỏi hệ thống ngưng tụ, có nghĩa là khả năng tách đã sâu hơn Do sự cân bằng lỏng hơi cũng như sự cân bằng khi hấp thụ các chất ở nhiệt độ xác định nên đã gây ra... trình 2 bậc: % Tách C1 = = 99,90 % % Tách C2 = = 97,46 % % Tách C3 = = 72,95% % Tách C4 = = 93,15% Khi so sánh, ta dễ dàng nhận thấy hiệu suất tách metan và etan ở cả 2 sơ đồ là rất cao (đều ở mức trên 97%) Tuy nhiên, sơ đồ tách một bậc lại cho khả năng tách propan kém đáng kể so với sơ đồ tách 2 bậc (32,46% so với 72,95%) Tương tự với khả năng tách n-butan của sơ đồ 1 bậc so với 2 bậc (67% so với 93.15%)... bậc (67% so với 93.15%) Tuy tiêu tốn nhiều năng lượng hơn, nhưng sơ đồ NNT hai bậc có chu trình làm lạnh trong đem lại hiệu quả kinh tế lâu dài rõ rệt hơn nhiều so với sơ đồ cơ bản b Chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật: Với sơ đồ nhiều bậc, số thiết bị nếu so sánh với sơ đồ một bậc là khá tương đồng (thêm 1 tháp tách tách và 1 van tiết lưu) Tuy nhiên, kể cả với sơ đồ một bậc, chi phí đầu tư cũng khá lớn do... trình Để dễ so sánh hiệu suất tách của cả 2 quá trình, ta chọn điều kiện tháp tách và tháp - chưng ở cả 2 lưu trình là như nhau Cụ thể, tháp chưng trong 2 lưu trình hoạt động với số đĩa là 10 (các thông số vật lý để mặc định như nhau), chỉ số hồi lưu là 2, áp suất làm việc ở đỉnh là 2MPa, ở đáy là 3MPa Nhiệt độ condenser là -30oC, nhiệt độ của Reboiler là 85oC • Với lưu trình một bậc: Sử dụng công cụ tính... nói ở trên) rồi đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng Trong khi đó, dòng khí được đưa vào bậc tách tiếp theo Khi đi qua tubo expander K-100, dòng khí giảm áp và nhiệt độ xuống 2MPa và -55.5oC Khí ngưng tụ thành lỏng một phần được tách ra nhờ tháp tách EQ4, trước đi đưa vào đĩa trên cùng của tháp chưng T-100 Khí đi ra từ EQ4 được trộn với dòng khí khô sản phẩm đi từ đỉnh tháp chưng và tháp EQ3 Dòng khí... dòng C2 và C3 tỉ lệ 50:50 Nhiệt độ sôi của hỗn hợp tại 1 atm là -54.81 oC Chọn nhiệt độ làm lạnh cuối là -50oC Cấu tử Methane Ethane Propane n-Butane Nitrogen CO2 C5+ Nhiệt độ sôi (oC) tại 3 MPa -96.25 9.461 77.36 137.4 -149.6 -5.050 Lưu lượng mole (kmole/h) 747931.96 115568.24 58222.25 10125.61 4868.08 9736.16 3115.57 2 Cân bằng vật liệu và nhiệt lượng của quá trình: a Tại lưu trình một bậc: Xét... Sau một thời gian tìm hiểu, tham khảo các tài liệu tham khảo cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô Minh Hiền và cô Minh Thắng, chúng em đã hoàn thành bài tiểu luận này Trong quá trình làm tiểu luận này, em đã tìm hiểu thêm được các kiến thức về các quá chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp Bên cạnh đó, quá trình thiết kế, mô phỏng sơ đồ công nghệ chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt