Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí

Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí Sấy khô khí bằng MEG, đồ án công nghệ chế biến khí

Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ dùng MEG LHDK52 – Bùi Quang Hiếu Lời Mở Đầu Khí đồng hành khí thiên nhiên khai thác từ lòng đất thường bão hòa nước hàm lượng nước phụ thuộc vào ấp suất, nhiệt độ, thành phần hóa học khí Mỗi giá trị nhiệt độ áp suất tương ứng với hàm lượng nước cực đại định Hàm lượng ẩm tương ứng với nước bão hòa tối đa gọi độ ẩm cân Hàm lượng nước khí đồng hành khí thiên nhiên cần phải biết nước bị ngưng tụ hệ thống cơng nghệ xử lý sau này, hình thành hydrat ( tinh thể chất rắn ) dễ đóng cục chiếm khoảng khơng ống dẫn hay thiết bị, phá vỡ điều kiện làm việc bình thường dây chuyền khai thác, vận chuyển chế biến khí Ngồi có mặt nước hợp chất chứa lưu huỳnh ( H 2S chất khác ) làm giảm nhiệt trị khí, làm giảm hoạt tính xúc tác trình chế biến tiền đề thúc đẩy ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ thời gian sử dụng thiết bị, cơng trình Trước nguy tác hại to lớn nước có mặt khí thiên nhiên khí đồng hành quy trình cơng nghệ việc làm khơ khí cho đạt u cầu tiêu chuẩn kỹ thuật nhiệm vụ bắt buộc để đảm bảo khả hoạt động ổn định hiệu dây chuyền công nghệ chế biến sản phẩn khí sau Khí sấy khơ với mục đích tách nước tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp với nhiệt độ cực tiểu mà khí vận chuyển hay chế biến Do vậy, phạm vi đồ án này, tính tốn thơng số tháp q trình làm khơ khí phương pháp Hấp thụ dùng MonoEtylenGlycol (MEG) Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo, TS Nguyễn Danh Nhi, Bộ mơn Lọc Hóa Dầu, Đại Học Mỏ Địa Chất giúp em hoàn thành đồ án Trong trình thực đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, mong thầy đóng góp ý kiến để đồ án hồn thiện 1|Page Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ dùng MEG – Bùi Hiếu Hà Nội, ngàyLHDK52 02 tháng 11 Quang năm 2011 SV Bùi Quang Hiếu Chương I - Tổng quan q trình cơng nghệ sấy khơ khí I Cơ sở lý thuyết Hydrat hợp chất tồn cách bền vững dạng tinh thể Thực chất dung dịch rắn, phân tử nước dung mơi nhờ liên kết hydro tạo thành “khung” hydrat Trong khoang khung phân tử khí có khả tạo hydrat metan, etan, propan, isobutan, nitơ, H 2S, CO2, argon chiếm chỗ Các hydrocacbon với phân tử xâm nhập vào “khung” với phân tử khí có kích thước nhỏ hơn, dẫn tới thay đổi áp suất cân hydrat Mức độ chiếm chỗ khung phân tử khí tạo hydrat thành phần khí cho chủ yếu phụ thuộc vào áp suất nhiệt độ hệ Các tinh thể hydrat hình thành bề mặt phân chia pha hệ khí-nước Nước tự lại sau hình thành hydrat tiếp tục chuyển thành trạng thái hydrat có khuấy trộn pha có điều kiện nhiệt động thích hợp Khi khơng có khuấy trộn q trình khuếch tán khí qua lớp màng cứng hydrat khó khan phát triển liên tục hydrat không xảy Điều kiện hình thành hydrat ngồi phụ thuộc vào hàm lượng muối có nước, hàm lượng chúng tăng dẫn đến giảm nhiệt độ bắt đầu tạo thành hydrat Nhiệt độ phụ thuộc vào thành phần khí, ví dụ nhiệt độ bắt đầu tạo thành hydrat metan có mặt propan, CO 2, H2S thấp so với vắng mặt chất Hình dạng hydrat đa dạng, xác định thành phần khí điều kiện nhiệt động học Thơng thường hình dạng chúng giống nước đá hay tuyết âm nén Nhằm ngăn ngừa hình thành hydrat người ta sử dụng rộng rãi phương pháp ức chế tức phương pháp đưa vào dòng khí 2|Page Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ dùng MEG LHDK52 – Bùi Quang chất khác gọi chất ức chế làm hạ nhiệt độ Hiếu tạo thành hydrat methanol, glycol … phương pháp làm khô (tách nước) khí dựa sở tách nước khỏi khí chất hấp thụ lỏng rắn - Phương pháp ức chế: thực chất cho chất ức chế vào dòng khí ẩm, chất ức chế tan nước tự do, kết làm giảm áp suất nước hạ nhiệt độ tạo thành hydrat Hiện chất ức chế ngăn ngừa tạo thành hydrat thông dụng là: o Sử dụng chất ức chế methanol, cần có khu vực khử hydrat khu vực khử axit o Sử dụng chất ức chế glycol Trong thực tế thường sử dụng loại glycol: EG, DEG,TEG với nồng độ khoảng 60 - 80 % khối lượng Việc lựa chọn loại glycol sử dụng đạt hiệu cao chomột trình xử lý khí phụ thuộc vào :  T đông đặc độ nhớt dung dịch glycol ;  độ hạ T tạo hydrate nồng độ glycol cho ;  khả hòa tan glycol HC ngưng tụ ;  thành phần khí Độ hạ T điểm sương khí phụ thuộc vào loại chất ức chế,nồng độ T khí tiếp xúc với chất ức chế Những ưu điểm mà glycol có Glycol Metanol Khơng gây độc với người môi trường Gây độc hại với người mơi trường Có áp suất bão hòa thấp có khả Áp suất bão hòa cao khó tách thu hồi cao phương pháp vật lí khỏi dòng khí, việc tái sinh phức tạp đơn giản đặc dung dịch nước chứa nên việc tiêu hao chất ức chế lớn glycol Nhiệt độ sôi cao nên khó bị bay Tránh Nhiệt độ sơi thấp nên khả thất thoát mat khỏi thiết bị cao Khơng gây ăn mòn cho thiết bị Một số phân xưởng cần thiết kế thêm thiết bị loại axit sinh 3|Page Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ dùng MEG - Phương pháp hấp phụ: phương pháp LHDK52 hấp phụ– Bùi choQuang phép Hiếu đạt điểm sương theo ẩm khoảng 100–200 oC sấy sâu khí đến điểm sương -85 ÷ -100oC Các chất hấp phụ chia thành : Boxit khoáng thiên nhiên chứa chủ yếu oxit nhơm ; oxit nhơm hoạt hóa Boxit làm ; loại Gel hợp chất cấu tạo từ oxit silic alumogel ; rây phân tử zeolite Các chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn ( 500-800 m2/g ) bề mặt tạo thành từ mao quản hay mạng tinh thể Các trình hấp phụ thực gián đoạn thiết bị với tầng thấp hấp phụ cố định liên tục với thiết bị chứa lớp hấp phụ chuyển động Tuy nhiên trình liên tục khí sử dụng thiết bị công nghệ phức tạp - Phương pháp thẩm thấu khí: Cho đến nay, q trình dehydrat hóa thẩm thấu khí khơng sử dụng cơng nghiệp xử lý khí yêu cầu kỹ thuật q cao q trình Để déshydrat hóa khí thẩm thấu phải lựa chọn hợp chất cao phân tử thích hợp có αij lớn, khoảng 200.000 (với loại màng mỏng đồng thể khơng có khuyết tật) khoảng 300 ÷ 500 (với loại chùm sợi rỗng) Hơn nữa, phải chấp nhận lượng C thẩm thấu qua màng lọc để màng lọc chọn có bề mặt riêng khơng q lớn - Phương pháp hấp thụ: phương pháp hấp thị sử dụng rộng rãi để sấy khơ khí cơng trình ống dẫn khí nhà máy chế biến khí Chất hấp thụ sấy khơ dung dịch nước đậm đặc mono- , di- trietylenglycol Sự sấy khơ khí chất hấp thụ dựa khác biệt áp suất riêng phần nước khơng khí chất hấp thụ Giá trị điểm sương khí đảm bảo dung dịch Glycol So sánh ưu nhược điểm dung mơi hấp thụ nước: MEG Ưu điểm Ít tan khí ngưng tụ Dung Nhược điểm Áp suất bão hòa cao dịch đậm đặc khơng bị đơng DEG TEG Nhưng đặc Độ nhớt thấp tăng khả độ hòa tan HC cao tiếp xúc với hỗn hợp khí DEG TEG 4|Page Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ dùng MEG Ưu điểm Có khả ngăn ngừa tạo DEG hidrat cao DEG TEG Độ hút ẩm cao, bền có Tiêu hao thất mặt hợp chất lưu huỳnh, O2 cao TEG Khi tái sinh CO2 nhiệt độ thường Dung khó thu DEG nồng dịch đậm đặc không bị đông độ >95% Điểm sương đặc nhiệt độ cao có độ chọn thấp so với TEG Giá lọc cao Độ hút ẩm cao Tạo điểm sương thành cao cho khí sấy cao (27.8 – 47.3oC) độ bền cao có mặt hợp chất lưu huỳnh, O2 CO2 TEG LHDK52 – Bùi Quang Hiếu Nhược điểm nhiệt độ bình thường Khi tái sinh dễ thu nồng độ cao >99% Dung dịch không bị đông đặc Độ bay TEG thấp Đòi hỏi chi phí đầu tư cao Dung dịch TEG có khả tạo màng có mặt HC nhẹ Độ hòa tan HC nhẹ TEG cao DEG DEG Giá thành rẻ Được sử dụng chủ yếu hệ thống vận chuyển Điều kiện thường dung Metanol dịch đậm đặc khơng bị đơng đặc Có độ nhớt thấp nên khả nẳng tiếp xúc với hỗn hợp Có áp suất riêng phần cao lên khó tách khỏi khí tái sinh Tiêu hao lớn khí cao glicol Đặc tính vật lý Glycol Metanol (dùng làm khơ khí) ĐẶC TÍNH VẬT DEG TEG TREG HO- HO- HO- HC-CH2- (CH2- (CH2- (CH2- CH2-OH CH2-O)2- CH2-O)3- CH2-O)4- KLPT Điểm sôi áp 62.1 H 106.1 H 150.2 H 194.2 32.04 suất 197.3 224.8 285.5 314 64.5 0.12