Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, ngành công nghiệp sản xuất và sử dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ và khí cũng được phát triển mạnh mẽ với mục đích chủ yếu là giải quyết vấn đề nhiên liệu động cơ, nhiên liệu công nghiệp, nhiên liệu dân dụng. Trong sự phát triển đó công nghiệp chế biến khí đã phát triển không ngừng, nó đem lại hiệu quả kinh tế cao cho nền kinh tế. Trong quá trình khai thác dầu mỏ do áp suất và nhiệt độ giảm, khí hòa tan trong dầu mỏ sẽ thoát ra; khí thu được cùng với quá trình khai thác dầu và được gọi là khí đồng hành. Khí thiên nhiên, khí đồng hành là nguồn nguyên, nhiên liệu quý giá do ít gây ô nhiễm môi trường, có giá thành rẻ và tính an toàn cao.
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG LPG I KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG LPG TRÊN THẾ GIỚI Cùng với phát triển ngành công nghiệp, ngành công nghiệp sản xuất sử dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ khí phát triển mạnh mẽ với mục đích chủ yếu giải vấn đề nhiên liệu động cơ, nhiên liệu công nghiệp, nhiên liệu dân dụng Trong phát triển cơng nghiệp chế biến khí phát triển khơng ngừng, đem lại hiệu kinh tế cao cho kinh tế Trong trình khai thác dầu mỏ áp suất nhiệt độ giảm, khí hịa tan dầu mỏ ra; khí thu với q trình khai thác dầu gọi khí đồng hành Khí thiên nhiên, khí đồng hành nguồn ngun, nhiên liệu q giá gây nhiễm mơi trường, có giá thành rẻ tính an tồn cao Đối với nước phát triển, LPG sản xuất mạnh Mỹ, Nga, Canada, Mehico, Nauy… LPG sản xuất từ nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên khí đồng hành, tổng sản lượng LPG thu từ q trình chế biến khí đồng hành chiếm trọng lớn khoảng 60% khối lượng Trên giới năm 2000 sử dụng LPG đạt tới 255 triệu với tốc độ tăng hàng năm - % Khu vực tiêu thụ sản phẩm LPG lớn Đông Bắc Á có Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ Khu vực Bắc Mỹ có Mỹ, Mehico, Canada khu vực Tây Âu Châu Á nơi diễn hoạt động đầu tư sở vật chất kỹ thuật phục vụ trình khai thác, tiếp nhận phân phối LPG với tỷ lệ phát triển 10 - 30 % năm Tại Ả Rập Xêut nước sản xuất LPG lớn giới Hàng năm xuất khoảng 10 triệu Nhật nơi có nhu cầu nhập LPG lớn chiếm khoảng 26% nhu cầu nhập LPG giới Malaysia nước năm qua phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí, sản lượng khai thác tăng gấp 5,5 lần có 20% khí đồng hành dùng để chế biến LPG Các nước Đông Nam Á năm gần tiêu thụ LPG tăng lên đáng kể khoảng 16 triệu tấn/năm Khu vực Châu Phi, nước có khả sản xuất LPG lớn Angeri, Nigeria, Ai Cập, Libi, sản lượng cung cấp khoảng 7,8 triệu tấn/năm Nhu cầu tiêu thụ LPG Tây Âu khoảng 22 triệu tấn/năm vào năm 1996 lượng LPG nhập chủ yếu từ Anh Nauy Trong thập kỷ vừa qua nhu cầu tiêu thụ LPG giới tăng gấp lần so với nhu cầu dầu mỏ Hiện nay, LPG sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu sinh hoạt công nghiệp Tuy nhiên năm tới LPG sử dụng ngày nhiều để làm nguyên liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hữu cơ-hóa dầu nhằm chế biến, chuyển hóa sản phẩm cơng nghệ có giá trị kinh tế cao II KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG LPG Ở VIỆT NAM Việt Nam nước có tiềm dầu khí lớn, phát vào năm 1970, với giúp đỡ mặt kinh tế, kỹ thuật chuyên gia Liên Xơ tiến hành thăm dị khai thác dầu khí quy mơ lớn miền Nam nước ta Do có tiềm dầu khí nên việc khai thác sử dụng khí nước ta phát triển mạnh mẽ, đóng góp ln cho nn kinh t t nc LPG đợc sản xuất từ hai nguồn riêng biệt Thứ tách từ dầu thô khí tự nhiên nơi sản xuất từ mỏ chứa Lợng Propan, Butan khác nhiều, phụ thuộc vào chất mỏ du khí v công ngh x lý khí Mức độ nhận Propan, Butan hydrocacbon nặng từ khí phụ thuộc vào chất khí v công ngh x lý khí Trớc tàng trữ hay vận chuyển dầu thô tàu chở dầu, áp suất phải đợc làm thấp để chứa xitéc tàu thuỷ Quá trình làm giảm trên, đợc gọi trình làm ổn định, đợc thực tách Propan, Butan cấu tử nhẹ để tạo thành dầu thô đà đợc ổn định hoá Trong trờng hợp này, cấu tử LPG chủ yếu hydrocacbon no nh propan, n-butan isobutan LPG đợc tạo thành từ trình xử lý chế biến dầu thô nh sản phẩm phụ từ thiết bị hoá học Phần Propan, Butan lại dầu thô đà đợc ổn định hoá bị tách trình tinh chế cột phân đoạn dầu thô Các thành phần LPG propan, n-butan isobutan Ngoài LPG đợc sản xuất từ trình chuyển hoá nh reforming xúc tác, cracking nhiệt, cracking xúc tác hydrocracking Thành phần LPG phụ thuộc vào trình nhng đặc trng bao gồm hợp chất no (propan, n-butan, isobutan) hợp chất không no nh propen buten Hin nay, Việt Nam khai thác mỏ dầu mỏ khí hình thành cụm khai thác khí quan trọng - Cụm khí thứ nằm vùng đồng Bắc Bộ, gồm nhiều mỏ khí nhỏ, có Tiền Hải - Thái Bình, trữ lượng khoảng 250 tỷ m3 khí, bắt đầu khai thác năm 1981 phục vụ cho cơng nghiệp địa phương - Cụm khí thứ thuộc vùng biển Cửu Long, gồm có mỏ dầu Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Ru Bi cụm quan trọng nhất, cung cấp 96% sản lượng dầu toàn quốc - Cụm thứ vùng biển Nam Côn Sơn gồm mỏ Đại Hùng khai thác mỏ khí phát khu vực xung quanh Lan Tây, Lan Đỏ, Hải Thạch, Mộc Tinh chuẩn bị đưa vào khai thác Theo dự kiến PetroVietNam, khoảng thời gian năm 2003 đến năm 2010 cụm mỏ dầu khí vùng biển Cửu Long, Nam Cơn Sơn cung cấp ÷ tỷ m3 khí/năm, sở ngun liệu cho cụm cơng nghiệp dầu khí Bà Rịa - Phú Mỹ Dung Quất - Cụm mỏ thứ thềm lục địa Tây Nam gồm có mỏ BungaKewa - Cái Nước khai thác, nơi khai thác cung cấp khí lớn thứ sở đảm bảo cho phát triển cụm cơng nghiệp dầu khí Cà Mau - Cần thơ Sản lượng khai thác Việt Nam vượt 100 triệu tấn, coi thành cơng bước đầu ngành dầu khí nước ta Song bên cạnh vấn đề đặt phải xây dựng ngành công nghiệp dầu khí hóa dầu hồn chỉnh song song với khai thác phát huy hết hiệu kinh tế dầu mỏ Cơng nghiệp khí địi hỏi phải có cơng nghệ đồng từ khai thác, vận chuyển, chế biến tiêu thụ Nguồn tiêu thụ dự án khai thác dẫn khí vào bờ cho nhà máy điện Phú Mỹ I Phú Mỹ II, nhà máy sản xuất phân đạm Cùng với nó, ngày 1/1/1995 nhà nước định cho nhà máy điện Bà Rịa - Vũng Tàu sử dụng khí đồng hành thay diegel, đồng thời xây dựng nhà máy khí Dinh Cố Bà Rịa với cơng suất thiết kế vận chuyển vào bờ triệu m3 khí/ngày nâng lên 3,5 - tỷ m3 khí/năm Đây nhà máy xử lý khí nước ta thức hoạt động, cung cấp LPG phục vụ cho công nghiệp dân dụng Song song với dự án năm 1998 PetroVietnam bắt đầu khởi công xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất LPG sản xuất Dinh Cố sử dụng nguồn nguyên liệu khí đồng hành vận chuyển từ mỏ Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng Khí đồng hành mỏ có hàm lượng H2S CO2 thấp (0,4 ÷ 4%) thuận lợi cho chế biến sử dụng Dầu mỏ Bạch Hổ có tỷ xuất khí hịa tan trung bình 180m3/tấn nghĩa dầu điều kiện mỏ có áp suất lớn áp suất bão hịa khai thác lên tách 180m3 khí Sản lượng khai thác nước ta vào khoảng 10 triệu với lượng khí đồng hành khoảng 1,8 tỷ m3/năm lượng khí đồng hành thu gom hết vào bờ Sản lượng khai thác dầu ngày tăng khoảng 30 ÷ 40 triệu ta thu khoảng 34 ÷ 72 tỷ m3 khí đồng hành Đây nguồn nguyên liệu dồi thúc đẩy nhanh ngành cơng nghiệp chế biến khí nước ta, có cơng nghệ sản xuất LPG, đồng thời thúc đẩy phát triển ngành cơng nghiệp khác có liên quan Về tiêu thụ LPG Việt Nam có trước năm 1975 Nhưng đến năm 1991, Nhà nước có ban hành sách mở cửa để thu hút đầu tư nước ngoài, kết hợp với đổi mới, nâng cao mức sống nhân dân lúc LPG quay lại sử dụng Việt Nam hình thành cơng ty chun cung cấp LPG Bắt đầu từ năm 1995 mức tiêu thụ LPG hàng năm, ngày phát triển mạnh mẽ Việt Nam nước nằm khu vực có phát triển mạnh mẽ sản xuất lẫn tiêu thụ LPG giới, thực tế thị trường tiêu thụ LPG nước ta sôi động đáp ứng nhu cầu sử dụng LPG tất ngành, lĩnh vực ngành kinh tế Theo điều tra cơng ty ngồi nước nhu cầu tiêu thụ LPG Việt Nam năm vừa qua sau: Đơn vị tính: Tấn Năm Miền Bắc Miền Trung Miền Nam Toàn quốc 2001 73.000 40.000 113.000 245.000 2002 87.000 53.000 150.000 290.000 2003 103.000 57.000 173.000 330.000 2004 121.000 62.000 197.000 380.000 2005 139.000 84.000 214.000 437.000 CHƯƠNG II NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA LPG I CÁC ỨNG DỤNG CHỦ YẾU CỦA LPG Trên toàn giới vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành nỗi lo tồn nhân loại Nó địi hỏi phải giải tình trạng nhiễm mơi trường vơ nghiêm trọng Nguồn gây nhiễm mơi trường nhà máy cơng nghiệp hố học, luyện kim, chế tạo dầu mỏ, khí chế tạo máy hàng trăm nhà máy thải vào môi trường hàng trăm chất độc Cl2, SO2, CO2, NOx, hợp chất thuỷ ngân, chì phương tiện vận tải chạy động đốt trong, vụ tràn dầu tai nạn, hiệu ứng nhà kính… gây nguy hiểm trực tiếp đến sống lồi người Chính vậy, vấn đề bảo vệ môi trường ngày yêu cầu nghiêm ngặt Để đáp ứng phần hạn chế chất thải sinh từ trình khác nhau, phương tiện giao thông người ta sử dụng nguồn lượng sạch, nguyên liệu sử dụng thành tựu khoa học kĩ thuật để xây dựng cơng nghệ khơng có hay thải chất độc hại Trong đòi hỏi LPG đáp ứng phần lớn yêu cầu đề LPG nguyên liệu cháy hồn tồn, khơng có tro khơng có khói LPG có độ cao, khơng lẫn tạp chất ăn mịn, nhiên liệu khơng gây ô nhiễm môi trường Ích lợi việc sử dụng LPG LPG xem loại nhiên liệu cơng nghiệp đồng thời nhiên liệu dùng gia đình Khả vận chuyển dễ dàng có nhiệt lượng cao nên LPG có nhiều ứng dụng công nghiệp thương mại Ở nước ta LPG sử dụng nhiều ngành kinh tế quốc dân, mang lại lợi ích to lớn: - Cung cấp cho người tiêu dùng loại lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường - Sử dụng LPG tạo cho sở công nghiệp sử dụng nhiên liệu mà nâng cao chất lượng sản phẩm - Giảm phá hoại rừng, góp phần tích cực vào bảo vệ mơi trường sinh thái - Tạo điều kiện cho việc phát triển công nghiệp LPG Việt Nam thời gian tới, tạo công ăn việc làm cho người lao động ngành cơng nghiệp có liên quan Các ứng dụng LPG ngành công nghiệp khác Thành phần chủ yếu LPG propan butan Việc ứng dụng LPG thương phẩm phân làm loại sau: - Propan thương phẩm: làm nhiên liệu cho động hoạt động điều kiện khắc nghiệt môi trường (áp suất cao, nhiệt độ thấp) - Butan thương phẩm: sử dụng làm nhiên liệu cho động đòi hỏi bay thấp - Hỗn hợp propan - butan: sử dụng làm nhiên liệu điều kiện bay trung bình - Propan chuyên dùng: sản phẩm có chất lượng cao sử dụng động đốt đòi hỏi có kích nổ cao Trong hỗn hợp propan - butan thích hợp cho chế biến thành sản phẩm khí đốt gia dụng có áp suất bão hồ nhiệt độ cháy thích hợp điều kiện bình thường mơi trường LPG có nhiệt cháy cao nằm khoảng 11.300 ÷ 12.000 Kcal/kg tương đương nhiệt trị 1.5 ÷ Kg than củi, 1,3 lít dầu hoả 1,5 lít xăng Với đặc tính LPG trở thành sản phẩm có tính đa dụng cao sử dụng lĩnh vực khác - Sử dụng làm nhiên liệu đốt sinh hoạt: đun nấu, sưởi ấm góp phần bảo vệ mơi trường sinh thái, tránh nạn chặt phá rừng - Trong công nghiệp: Các ngành công nghiệp sử dụng LPG làm nhiên liệu đốt lò, nung gốm, thuỷ tinh, sành sứ, hàn cắt kim loại, lị nước cơng nghiệp dệt nhuộm, chế biến thực phẩm - Trong nông nghiệp: Sử dụng LPG làm nhiên liệu sản xuất thức ăn gia súc, chế biến, sấy nông sản, thực phẩm - Trong giao thông vận tải: Làm nhiên liệu thay cho xăng nhằm giảm nhiễn mơi trường - Trong cơng nghiệp hố dầu: sử dụng LPG trình tinh chế sản xuất dầu nhờn Ngồi cịn ứng dụng nguyên liệu hoá học để tạo monme để tổng hợp polime trung gian như: Polyetylen, polyvinylclorua, polypropylen, để sản xuất MTBE chất làm tăng số octan thay cho hợp chất chì pha vào xăng - Sử dụng cho nhà máy điện: Dùng LPG chạy tuốc bin để sản xuất điện phục vụ cho cac ngành công nghiệp khác đem lại hiệu kinh tế cao II CÁC ĐẶC TÍNH CỦA LPG LPG có đặc tính độ cao, khơng lẫn tạp chất ăn mịn tạp chất có chứa lưu huỳnh, khơng gây ăn mịn phương tiện vận chuyển tồn chứa Khi cháy, LPG không gây ô nhiễm môi trường, không gây độc hại kể LPG tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm LPG loại khí đốt thuận tiện cho việc vận chuyển tồn chứa khả hố lỏng áp suất khơng q cao nhiệt độ bình thường (0,3 ÷ 0,4MPa) 5000l khí hố lỏng để chứa bình chứa 20 lít lỏng Tính chất LPG a Thành phần LPG chủ yếu bao gồm hydrocacbon parafin có cơng thức chung CnH2n+2 Có olefin hay khơng phụ thuộc vào phương pháp chế biến LPG hỗn hợp hydrocacbon butan, propan, izo - butan, hỗn hợp butan propan trạng thái lỏng Tuy nhiên có khả LPG chứa etan, pentan với tỷ lệ không đáng kể LPG chứa loại bình chịu áp lực khác tồn chứa trạng thái bão hoà, tức dạng lỏng dạng nên với thành phần khơng đổi, áp suất bão hồ bình chứa khơng phụ thuộc vào lượng LPG bên mà phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngồi Thơng thường loại bồn chứa chứa gas lỏng tối đa khoảng 80 ÷ 85% thể tích bình, phần thể tích cịn lại dành cho phần giãn nở thay đổi nhiệt độ mơi trường bên ngồi b Tỷ lệ giãn nở LPG có tỷ lệ giãn nở lớn, từ dạng lỏng sang dạng Nhờ hệ số giãn nở mà LPG trở lên kinh tế bảo quản vận chuyển dạng lỏng Tỷ lệ giãn nở: - Propan: thể tích lỏng cho 270 thể tích atm - Butan: thể tích lỏng cho 283 thể tích atm c Áp suất LPG Áp suất tối đa cho phép sản phẩm LPG sau: - Propan C3H8 có áp suất 1448 KPa 37,8oC - Butan C4H10 có áp suất 438 KPa 37,8oC d Tỷ trọng LPG Tỷ trọng LPG tỷ trọng trọng lượng dung tích quy định trọng lượng dung tích khơng khí tương đương - Propan: lít propan cân nặng 1,5 lít khơng khí - Butan: lít butan cân nặng 2,0 lít khơng khí STT Các đặc tính Đơn vị đo Propan Butan 95 130 Nhiệt độ tới hạn o Điểm sôi o C -45 -4 Tỷ trọng thể lỏng D15 0,51 0,58 Tỷ trọng dạng 1,32 2,01 Thể tích riêng OoC m3/kg 0,51 0,358 Thể tích riêng hơi/ lỏng 0oC m3/kg 247 233 C o Áp suất C Áp suất 50oC kg/cm2 4,7 - 5,7 17 - 21,5 1,03 - 2,0 - 6,25 Ẩn nhiệt bay Kcal/kg 85,5 89 Năng suất tản nhiệt thực tế (net) Kcal/kg Kcal/Nm3 11.000 21.000 10.900 28.400 10 Năng suất tản nhiệt chung (gross) Kg/kgLPG 11.900 11.800 11 Không khí cần để đốt cháy Kg/kgLPG m3/m3LPG 25,6 23,5 15,3 30,0 Tỷ trọng LPG lỏng nặng 0,51 ÷ 0,58 so với nước có tỷ trọng Chính vậy, LPG ngồi, lan truyền mặt đất mặt nước nơi thấp Nếu có gió tản mát e Tính độc hại LPG khơng gây độc Tuy nhiên, hít vào số lượng lớn bị ngạt thở Khơng nên bước vào nơi có đầy LPG ngồi nguy hiểm bị ngạt thở cịn có tính dễ cháy f Điểm sơi Điểm sơi nhiệt độ mà chất lỏng sơi áp suất khí - Điểm sơi propan -42oC - Điểm sôi butan -4oC Khi LPG ngồi khơng khí,vì LPG giãn nở bay nên nhiệt độ giảm nhanh, LPG tiếp xúc với da gây bỏng lạnh Đặc tính chung propan butan thương phẩm III BẢO QUẢN, VẬN CHUYỂN VÀ TỒN CHỨA LPG LPG giới sử dụng rộng rãi nhiều ngành loại thiếu số quốc gia, đặc biệt quốc gia có cơng nghiệp phát triển Do vậy, việc bảo quản, vận chuyển tồn chứa LPG đặc biệt quan tâm Vận chuyển LPG Để thuận tiện cho việc tồn chứa vận chuyển LPG phục vụ cho q trình sử dụng, người ta thường hố lỏng khí butan propan dễ hố lỏng điều kiện áp suất khơng cao Khí hố lỏng nhiệt độ thấp, nhiệt độ thường hố Khi chứa LPG bình áp suất khoảng - atm, nên bình chứa phải bình chịu áp lực Tuỳ theo vị trí nhà máy sản suất, thị trường tiêu thụ, nói chung LPG vận chuyển đường ống Việc vận chuyển LPG từ vùng sang vùng khác, từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, người ta vận chuyển đường biển, đường sắt đường Trên phương tiện vận chuyển người ta phải dùng bình chứa chịu áp lực cao có hệ thống bơm chuyển theo quy định Đối với hộ dân tiêu thụ gia đình người ta sử dụng hệ thống ống dẫn phù hợp bình chứa có cấu tạo thép đặc biệt Bảo quản tồn chứa Người ta bảo quản tồn chứa LPG mặt đất lòng đất tuỳ theo mức độ tồn chứa, khả tiêu thụ điều kiện vùng khác - Tồn chứa mặt đất: Các thiết bị chứa LPG thiết bị chịu áp lực thiết kế chế tạo theo hình trụ nằm ngang, hai đầu hình bán cầu, tồn chứa LPG bồn hình cầu có khả chịu áp lực cao Trên bồn chứa lắp đặt thiết bị bảo vệ an toàn trình tồn chứa dù thời gian ngắn hay dài Tuỳ theo nhu cầu thị trường mục đích yêu cầu chứa LPG mà người ta sử dụng bồn chứa to nhỏ tuỳ theo mức dung tích khác - Tồn chứa lịng đất: Người ta tồn chứa LPG lịng đất, hang động muối mỏ Cách tồn chứa an toàn hiệu quả, song thực số nước có cơng nghiệp phát triển Mỹ, Anh, Canada Nói chung, việc tồn chứa LPG đa số tồn chứa bảo quản bồn chứa khác Các loại bồn chứa chịu áp suất từ vài MPa đến vài trăm MPa chứa từ vài chục m3 đến vài trăm nghìn m3 LPG IV AN TỒN KHI SỬ DỤNG LPG LPG chất nguy hiểm, dễ cháy nổ trình bảo quản, vận chuyển tồn chứa, vấn đề an toàn đặc biệt quan tâm LPG dễ bắt lửa, ngồi giải phóng ngồi lượng khí dễ cháy nổ Do LPG nặng khơng khí nhẹ nước nên bị dị rỉ ngồi mơi trường dễ bị tụ lại chỗ thấp, để lâu phịng kín chống hết thể tích khơng khí gây ngạt thở, có mồi lửa, gây cháy nổ Đó nguy hiểm mà người sử dụng cung cấp cần ý phịng tránh Nói chung q trình bảo quản, vận chuyển tồn chứa LPG thận trọng nghiêm chỉnh thực qui trình qui phạm vận chuyển yêu cầu cần thiết để tránh rò rỉ thất LPG mơi trường gây nguy hiểm Thiết bị dùng kho dự trữ trình sản xuất LPG thiết lập theo qui trình thích hợp chất liệu, tường chắn, có thiết bị đo nồng độ LPG, van an toàn, van giảm áp, hệ thống thoát nước, hệ thống ngắt van khẩn cấp, hệ thống báo cháy Nguồn lửa phải kiểm tra, kiểm sốt cách nghiêm ngặt Do tính chất nguy hiểm rủi cao LPG mà nơi tồn chứa sản suất, liệu tính tốn ta phải dự kiến tất khả xảy ra, từ đánh giá cường độ phạm vi,cường độ tai nạn yếu tố liên quan Trên sở đưa biện pháp phịng ngừa hữu hiệu Ngồi ra, LPG khơng gây độc, nhiên số lượng lớn LPG ngồi phịng kín chiếm chỗ khơng khí gây ngạt thở cho người người cơng nhân làm việc có liên quan đến LPG cần phải đào tạo hướng dẫn đầy đủ tính chất LPG, cách phịng ngừa khắc phục có cố xảy 10 CHƯƠNG III CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT LPG I THU GOM VÀ PHÂN LY DẦU KHÍ Thu gom khí Dựa tính chất lý hóa hỗn hợp khí để lựa chọn hướng chế biến, cơng nghệ chế biến khí cho phù hợp với nhu cầu kinh tế quốc dân Trước đưa khí vào chế biến phải qua cơng đoạn chuẩn bị để thực yêu cầu chung sản phẩm Q trình thu gom khí để chế biến, mỏ dầu, giếng dầu có đặc điểm khác người ta chọn công nghệ khác cho phù hợp a Hệ thống thu gom kín Cơ sở cơng nghệ hệ thống sử dụng tối đa lượng giếng khai thác để vận chuyển dầu khí hệ thống kín Sản lượng giếng đo thiết bị nhóm, nhóm có đến 10 giếng Sản phẩm giếng có áp suất vỉa cao trước vào thiết bị nhóm, phân ly thiết bị phân ly riêng áp suất cao Khí tách theo đường ống riêng đến nơi tiêu thụ Còn dầu thơ lượng khí cịn lại dẫn theo đường ống đến hệ thống thu gom chung Hệ thống có ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: - Dễ dàng trang bị tự động hóa, điều khiển từ xa - Sử dụng lượng vỉa để vận chuyển dầu khí - Nhờ vận chuyển dầu khí hệ thống từ giếng đến trạm phân ly nhóm nên giảm tổn thất hydrocacbon nhẹ Nhược điểm: - Q trình thu gom kín nên khoảng cách thiết bị khai thác phân ly xa, khó vận hành với mỏ dầu có hàm lượng parafin cao b Thu gom áp lực Sản phẩm giếng dầu vào thiết bị đo nhóm đến thiết bị phân ly áp lực khu vực Tại thực phân ly cấp I dầu mỏ với khí hịa tan vận chuyển đến trạm khí thu gom trung tâm nhờ áp suất dư bơm Tại trạm thu gom trung tâm tiến hành trình phân ly cấp II cấp III Khí dầu thô chuyển đến nơi chế biến riêng 11 Hệ thống có ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: - Phương pháp vận chuyển dầu bão hòa từ giếng khai thác đến trạm thu gom trung tâm với khoảng cách lớn - Năng lượng vỉa tận dụng tối đa - Vốn đầu tư - Hệ thống dễ trang bị tự động hóa điều khiển từ xa Nhược điểm: - Hệ thống vận chuyển nước vỉa - Nhiệt sản phẩm khơng sử dụng cho q trình phân ly Hệ thống thu gom khí theo hệ thống phù hợp với điều kiện khai thác dầu khí Việt Nam c Hệ thống thu gom độc lập Hệ thống thu gom dựa nguyên tắc phân ly sản phẩm giếng nhóm giếng Trên sở giếng nhóm giếng có trang thiết bị phân ly bể chứa xác định sản lượng giếng Các thiết bị đặt gần giếng khoan Khí dầu mỏ phân ly 0,2 đến 0,4 Mpa, chất lỏng bơm đi, khí từ thiết bị phân ly thải đốt cháy để tránh ô nhiễm dẫn đến nơi tiêu thụ có điều kiện Hệ thống có ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: - Có thể xem xét tình trạng giếng - Kéo dài chu kỳ giếng Nhược điểm: - Tổn thất lượng vỉa, chi phí lớn cho thiết bị độc lập - Phân ly dầu cấp nên chất lượng không cao - Hệ thống dễ làm tiêu hao hydrocacbon nhẹ Phân ly dầu khí Phân ly dầu khí để thu khí đồng hành ngun liệu cho q trình hóa dầu, đồng thời tránh mát hydrocacbon nhẹ trình khai thác, vận chuyển nên cần phải chọn chế độ tối ưu phân ly 12 Tùy theo áp suất phun giếng dầu mà người ta chọn phân ly cấp hay nhiều cấp Khi tăng áp suất thiết bị phân ly hàm lượng propan butan, pentan hydrocacbon nặng giảm, khí đồng hành giầu metan Khi phân ly nhiều cấp lượng hydrocacbon lỏng sau phân ly tăng đến 2,5% khối lượng Lượng khí tách phụ thuộc vào tốc độ chuyển động thời gian lưu dầu mỏ thiết bị phân ly Áp dụng tiến khoa học việc cải tiến thiết bị phân ly nhằm giảm tối đa tiêu hao lượng cho lượng dịng dầu khí sử dụng chủ yếu để vận chuyển dầu khí mà khơng sử dụng trạm bơm máy nén trung gian Thiết bị phân ly bao gồm: - Ngăn phân ly: dùng để tách khí khỏi chất lỏng - Ngăn lắng: dùng để tách hoàn tồn chất lỏng khỏi dịng khí nhờ giảm tốc độ dịng khí - Ngăn thu gom lỏng: để thu gom lỏng tách - Ngăn tách giọt: đặt thiết bị phân ly, nhằm tách giọt lỏng khỏi dịng khí đặt đường dịng khí khỏi thiết bị Phụ thuộc vào kết cấu thiết bị phân ly, người ta chia loại thẳng đứng hay nằm ngang chia theo số buồng phân ly, hay nhiều buồng II QÚA TRÌNH LÀM SẠCH KHÍ Khai thác thu gom khí khí đồng hành ngồi thành phần hydrocacbon cịn lẫn tạp chất học, thể lỏng, phi hydrocacbon CO2, N2, hợp chất lưu huỳnh, nước… tồn tạp chất khí đồng hành gây ảnh hưởng xấu tới tình trạng làm việc thiết bị q trình vận chuyển khơng an tồn sử dụng Do q trình làm khí vơ quan trọng cần thiết Q trình làm khí bao gồm: - Làm khí khỏi tạp chất học - Sấy khí - Làm khí Làm khí khỏi tạp chất học Khí dầu mỏ thường chứa nhiều tạp chất khác dạng lỏng, dạng bụi Người ta thường làm khí phương pháp: 13 a Phương pháp lắng Sử dụng lắng tạp chất tác dụng lắng theo trọng lực ly tâm Thiết bị lắng hiệu dùng xyclon Xyclon hoạt động dựa vào nguyên tắc sử dụng lực ly tâm Khi xuất dịng khí có chứa bụi thổi với tốc độ cao theo phương tiếp tuyến với thành thiết bị, sau theo đường xoắn ốc, bụi văng khỏi dịng khí theo lực ly tâm rơi xuống thùng chứa, cịn dịng khí dẫn theo ống xyclon b Phương pháp ướt Có thể phun chất lỏng thành hạt nhờ vào dịng khí cho khí lẫn bụi qua lớp chất lỏng, chất lỏng làm ẩm bụi, làm cho kích thước trọng lượng hạt bụi tăng lên theo dịng chất lỏng Thiết bị làm có loại sau: - Loại tĩnh học - Loại động học - Loại bề mặt ướt - Loại sủi bọt Trong loại thiết bị sủi bọt có hiệu c Phương pháp lọc Cho khí lẫn bụi qua lớp ngăn xốp, khí chui qua lỗ nhỏ vật ngăn, bụi bị giữ lại bề mặt lớp ngăn Các phương pháp có nhược điểm: - Thiết bị tác dụng trọng lực cồng kềnh, hiệu thấp - Thiết bị lắng tác dụng lực ly tâm gọn lọc hết hạt nhỏ, tốn lượng - Làm phương pháp ướt số trường hợp khơng dùng khí làm nguội bão hịa nước Do người ta đưa phương pháp điện trường để làm khí d Làm khí điện trường Cho khí lẫn bụi qua điện trường với điện cao, hạt rắn bị lắng lại điện cực Phương pháp có ưu điểm: - Độ khí cao từ 90 đến 99% 14 - Năng lượng tiêu hao ít, trở lực khơng q 15mm cột nước - Làm khí điều kiện nhiệt độ cao, mơi trường ăn mịn hóa học - Có thể tiến hành khí hóa, tự động hóa Nếu tách bụi thiết bị lọc điện dựa vào ion hóa khí tức phân ly khí thành ion có điện tích âm dương chuyển động với điện cực trái dấu Khi hiệu điện chiều khoảng vài nghìn vơn khí bị ion hóa hồn tồn Do va chạm hạt bụi bị nhiễm điện di chuyển tới cực bám vào cực đó, hạt bụi bị trung hịa điện rơi tự tác dụng lực trọng trường Để tăng khả ion hóa người ta làm ẩm khí Q trình sấy khí Nếu có lượng nước khí đồng hành, khí tự nhiên tạo điều kiện hình thành hydrat với hydrocacbon Các hydrat tinh thể màu trắng giống tuyết nước đá Chúng làm tắc ống dẫn hay thiết bị, gây phá vỡ điều kiện làm việc bình thường dây chuyền công nghệ khai thác, vận chuyển chế biến khí Bên cạnh có mặt nước tạp chất lưu huỳnh, tạp chất khác ảnh hưởng đến ăn mòn kim loại làm giảm tuổi thọ thiết bị, cơng nghệ nói chung Khí sấy khơ với mục đích tách nước tạo cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp so với nhiệt độ cực điểm mà khí vận chuyển hay chế biến Thường người ta hay sử dụng phương pháp sấy khí công nghệ - Phương pháp hấp thụ - Phương pháp hấp phụ - Phương pháp ức chế - Phương pháp giãn nở khí hiệu ứng tiết lưu a Phương pháp hấp thụ Người ta hay sử dụng phương pháp hấp thụ để sấy khơ khí cơng trình ống dẫn khí nhà máy chế biến Các chất hấp thụ khí dung dịch nước đậm đặc Mono Etanolamin, Tri Etylenglycol (TEG), Dietylenglycol (DEG), tetraetylenglycol (TREG) Phương pháp sử dụng có ưu điểm là: khả hấp thụ nước cao, suất cao, dễ tái sinh, độ hút ẩm cao, có bề mặt riêng lớn 15 b Phương pháp hấp phụ Phương pháp hấp phụ cho phép đạt điểm sương theo ẩm khoảng 100 đến 200 C sấy sâu đến điểm sương -85 đến -100C Quá trình sấy khơ khí chất hấp phụ dựa vào khả vật thể rắn với cấu trúc xác định hấp phụ lượng ẩm từ khí nhiệt độ tương đối thấp sau tách ẩm tăng nhiệt độ Điều kiện xảy hấp phụ cịn sau giải hấp phụ Sự kết hợp hai trình thiết bị cho phép tách ẩm cách liên tục từ khí Trong cơng nghệ chất hấp phụ thường dùng : silicagel, oxit nhơm hoạt tính, biơxit họat tính, zeolit 4A 5A c Phương pháp ức chế Đây phương pháp đưa dịng khí chất khác làm hạ nhiệt độ tạo thành hydrat metanol, glycol… Sử dụng chất ức chế đòi hỏi phân bố đồng tạo bề mặt tiếp xúc lớn chúng với nước Q trình làm khí Đối với khí đồng hành sau khai thác lên có thành phần hydrocacbon từ C1 đến C4, có chứa lượng khí tạp, hàm lượng khí tạp phụ thuộc vào mỏ dầu khác có hàm lượng khác Các tạp khí CS2, H2S, RSH tạp chất dễ gây ăn mòn kim loại, làm giảm hiệu trình xúc tác, giảm hiệu chế biến, gây ngộ độc cho người Chính q trình làm khí cơng đoạn quan trọng khơng thể thiếu q trình chế biến khí Hiện người ta tìm nhiều công nghệ tiên tiến áp dụng vào sản xuất cho phép tăng khả thu hồi H2S CO2 cách đáng kể Các phương pháp làm khí áp dụng là: - Phương pháp hấp thụ - Phương pháp hấp phụ - Q trình làm khí than hoạt tính zeolit, dùng nước làm dung mơi để rửa Trong phương pháp hấp thụ dùng phổ biến có hiệu kinh tế cao Tùy thuộc vào đặc điểm tương tác hợp chất với dung môi mà chất hấp thụ hợp thành nhóm sau 16 a Các q trình hấp thụ - Q trình hấp thụ hóa học làm khí dung môi dung dịch nước alkanolamin, MEA, DEA, DGA Chúng dựa phản ứng hóa học hợp chất không mong muốn với alkanolamin phản ứng hoạt động chất hấp thụ Quá trình hấp thụ hỗn hợp sử dụng nhiều để xử lý nguồn khí có chứa CO2, H2S với áp suất riêng phần thấp Quá trình đảm bảo khử triệt để H2S, CO2 áp suất nồng độ làm việc chúng khí ban đầu khác nhau, độ hịa tan hydrocacbon chất hấp thụ không cao, thiết bị cơng nghệ q trình đơn giản - Quá trình làm phương pháp vật lý, hợp chất không mong muốn dung môi hữu propylen cacbonat, dimetyl ete polyetylglycol, N-metylpyrrollidon Chúng dựa hấp thụ vật lý phản ứng hóa học Ưu điểm: - Các chất hấp thụ: khơng sử dụng hạt, khơng gây ăn mịn thiết bị, nhiều chất có nhiệt độ đơng đặc thấp, điều quan trọng trường hợp áp dụng chúng điều kiện khí hậu lạnh - Chi phí đầu tư vận hành so với qúa trình hấp thụ hóa học Nhược điểm: Các dung mơi vật lý hấp thụ nhiều hydrocacbon dẫn đến tốn dung mơi Q trình hấp thụ vật lý khơng làm triệt để khí ngun liệu - Các q trình làm khí khỏi hỗn hợp chất khơng mong muốn dung môi hỗn hợp dung dịch nước alkanolamin với dung mơi hữu metanol Ưu điểm: Có thể tách triệt để tạp chất khỏi khí Nhược điểm: Dung môi tổ hợp tương đối tốt hydrocacbon nên hạn chế lĩnh vực sử dụng trình hấp thụ vật lý hấp thụ hỗn hợp * Làm khí dung mơi Monoetanolamin (MEA): Người ta sử dụng phương pháp rộng rãi dung mơi monoetanolamin có khả hấp thụ cao H2S CO2 Ưu điểm: 17 - Khí H2S CO2 làm triệt để khí đồng hành, đảm bảo khoảng áp suất riêng phần rộng - Các thiết bị hệ thống cơng nghệ đơn giản có độ bền cao - MEA dễ tái sinh có tính ổn định cao Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao - Độ bão hòa dung dịch thấp: 0,3 - 0,4 mol/mol - Mức thu hồi mercaptan chất hữu chứa lưu huỳnh thấp - Các tạp chất CO2, CS2, SO2, SO3 khí nguyên liệu tương tác với dung môi tạo thành hợp chất cao phân tử dẫn đến khó khơng tái sinh Sơ đồ công nghệ làm H2S CO2 dung dịch alkanolamin (hình 1) II DM IV VI 10 VII V I 11 III VII Hình 1 Tháp hấp thụ Thiết bị ổn định Tháp phân ly 4, Thiết bị làm lạnh nước 5, Thiết bị làm lạnh khơng khí I Khí ẩm III Dung mơi V Một phần dung mơi hóa khí VII Dung môi tái sinh Thuyết minh sơ đồ công nghệ : 18 Thiết bị trao đổi nhiệt Tháp giải hấp 10 Bể tách 11 Thiết bị gia nhiệt II Khí IV Khí phân ly VI Khí axit Khí nguyên liệu sau làm đưa vào phía tháp hấp thụ (đĩa đựoc làm giàu dung dịch nước MEA) Dung môi hấp thụ đưa vào đĩa tháp hấp thụ Trong tháp hấp thụ dung môi tưới lên tồn mặt tháp hấp thụ khí axit thổi từ đáy tháp lên Từ đỉnh tháp khí đưa ra, chất hấp thụ bão hịa ngồi đáy tháp Khí sau qua ổn định đem sử dụng, phần lỏng lại xuống phận tách với chất hấp thụ đáy tháp Tại hiệu ứng tiết lưu mà hydrocacbon bị hấp thụ tách qua phận trao đổi nhiệt chuyển đến tháp khử hấp thụ Ở khí axit, nước, hydrocacbon cịn sót lại tách Q trình đun nóng dung mơi thực nhờ thiết bị 11 (to = 130oC, P = 0,1 - 0,15 Mpa) Hỗn hợp khí axit, nước, hydrocacbon thoát từ tháp làm lạnh sinh hàn khơng khí 8, Sau hỗn hợp có hai pha vào tháp tách 10, nước tách quay trở lại tháp, cịn khí axit đưa sử dụng Dung môi tái sinh sau làm quay trở lại tháp hấp thụ để thực tiếp trình làm * Làm dung môi Dietanolamin (DEA): Để sử dụng nồng độ DEA hợp lý dung dịch người ta vào nồng độ khí axit nguyên liệu độ bão hòa dung dịch Thường sử dụng nồng độ DEA dung dịch từ 20-30% khối lượng Nếu khí axit dung dịch có nồng độ từ 0,05-0,08 m3/l sử dụng dung mơi DEA có nồng độ từ 2025% khối lượng Nếu khí axit có nồng độ từ 0,14 - 0,15 m3/l dung mơi 2527%, nồng độ axit 0,15- 0.17 m3/l DEA có nồng độ 25 - 30% Quá trình hấp thụ H2S CO2 vào dung môi DEA sau: 2R2NH + H2S = (R2NH)2S (R2NH)2S + H2S = 2RNH2HS R2NH2 + H2O + CO2 = (R2NH2)CO3 (R2NH2)2CO3 + H2O + CO2 = 2R2NH2HCO3 Công thức cấu tạo DEA: (OH-CH2- CH2)2NH Ưu điểm: - Khí H2S CO2 đảm bảo triệt để kể có mặt CO2 CS2 19 - Dung dịch bền mặt hóa học điều kiện trình dễ phục hồi, áp suất bão hịa thấp - Thiết bị cơng nghệ đơn giản Nhược điểm: - Khả hấp thụ dung mơi thấp - Chi phí vận hành cao - Khả hấp thụ mercaptan hợp chất chứa lưu huỳnh thấp b Làm khí dung dịch cacbonat Đây phương pháp sử dụng muối hòa tan ion CO32- có tính kiềm yếu (như K2CO3) để loại bỏ khí axit H2S CO2 Q trình hấp thụ dùng K2CO3 nóng để hấp thụ H2S CO2 Phản ứng xảy sau: K2CO3 + CO2 + H2O = 2KHCO3 K2CO3 + H2S = K2S + 2KHCO3 Quá trình hấp thụ H2S CO2, K2CO3 tăng lên nhiệt độ tăng người ta chứng minh trình tiến hành tốt gần với nhiệt độ phản ứng nghịch phản ứng Phương pháp có ưu điểm chi phí đầu tư thấp khơng cần có thiết bị trao đổi nhiệt dung mơi bão hịa dung mơi tái sinh c Quá trình hấp thụ nước Phưong pháp sử dụng để hấp thụ sơ khí axit, người ta cịn gọi q trình rửa khí nước Nguyên lý hấp thụ khí axit dung môi nước xảy đồng thời hai trình: hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học Ưu điểm: - Thiết bị đơn giản - Không nhiệt q trình làm việc - Dung mơi dễ kiếm - Dung môi không phản ứng với CO2, CS2 Nhược điểm : - Năng suất khơng cao - Khó khăn việc thu hồi khí axit để sử dụng vào mục đích khác - Dễ bị nhiễm mơi trường 20 - Phải xử lý nước thải III TÁCH CÁC THÀNH PHẦN KHÍ ĐỒNG HÀNH Khí sau làm thành phần khí đồng hành cịn lại hydrocacbon Hỗn hợp khí cần tách để sử dụng cho mục đích khác Hiện nay, phương pháp thường dùng để tách riêng thành phần khí đồng hành : - Phương pháp hấp thụ - Phương pháp ngưng tụ - Phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp - Phương pháp nén - Phương pháp giãn nở turbo Các dây truyền tách khí người ta thu nồng độ khí etan tách riêng đạt 92%, propan butan đạt nồng độ từ 96-98% Phương pháp ngưng tụ Phương pháp ngưng tụ phương pháp mà q trình coi qúa trình làm lạnh đẳng áp nhiệt độ tương ứng với áp suất xuất pha lỏng Các thành phần cấu tử khí đồng hành CH4, C2H6 có nhiệt độ ngưng tụ khác nhau, q trình làm lạnh xảy sau: Khi giảm nhiệt độ đến nhiệt độ khí xảy tượng ngưng tụ Song khí hydrocacbon có đặc điểm chúng hịa tan hydrocacbon lỏng, khí ngưng tụ chuyển sang pha lỏng khơng có cấu tử ngưng tụ nhiệt độ áp suất riêng phần mà cấu tử có nhiệt độ tới hạn thấp nhiệt độ hỗn hợp ngưng tụ chuyển sang pha lỏng Ví dụ : Nhiệt độ tới hạn metan -920C có lẫn propan chuyển sang pha lỏng nhiệt độ 100C Q trình hịa tan khí vào chất lỏng hay q trình ngưng tụ ln xảy tỏa nhiệt, lượng nhiệt tỏa hòa tan xấp xỉ ngưng tụ trị số Khi giảm nhiệt độ lượng lỏng tăng lên lúc làm thay đổi thành phần pha lỏng, chất lỏng tăng cấu tử dễ bay Tiếp tục giảm nhiệt độ hỗn hợp khí tiếp tục ngưng tụ ngưng tụ hoàn toàn pha khí 21 Q trình ngưng tụ nhiệt độ thấp, q trình làm lạnh khí diễn đến đạt mức độ tách cấu tử riêng cần thiết khỏi hỗn hợp Cùng mức độ ngưng tụ đạt tổ hợp giá trị nhiệt độ áp suất khác Khi tăng áp suất, độ chọn lựa trình ngưng tụ giảm, cường độ thay đổi mức độ ngưng tụ không tỷ lệ thuận với thay đổi áp suất nhiệt độ Trong khoảng giá trị nhỏ, mức độ ngưng tụ thay đổi nhanh thay đổi giá trị áp suất Nhưng tiếp tục giảm áp suất cường độ ngưng tụ giảm Mức độ ngưng tụ hydrocacbon tăng áp suất tăng nhiệt độ không đổi giảm nhiệt độ với áp suất khơng đổi Song q trình ngưng tụ hai trường hợp xảy khác Nếu tăng áp suất, nhiệt độ khơng đổi mức độ ngưng tụ tăng lên song phân tách cấu tử hydrocacbon đi, pha lỏng với cấu tử nặng có lượng đáng kể cấu tử nhẹ hòa tan ngược lại a Tổng quan cơng nghệ ngưng tụ Khí đồng hành từ nơi khai thác dầu nén máy nén khí, sau làm lạnh đưa vào thiết bị sấy khô Sau khí đưa qua sinh hàn làm nguội đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp Tại khí nén làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết, sau đưa sang phận tách khí Tại đây, phần hydrocacbon ngưng tụ tách Phần ngưng tụ (gọi condensat) giai đoạn nén làm lạnh khí đồng hành bơm từ thùng chứa qua phận trao đổi nhiệt sang tháp tách etan, phân đoạn chứa metan tách Sau benzen phần ngưng tụ tách metan etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa đưa chế biến tiếp Sơ đồ công nghệ phương pháp chia nhỏ sau : - Theo số bậc phân ly bản: Quy trình chia : 1, 2, bậc Mỗi bậc thiết phải có sản phẩm dạng lỏng - Theo nguồn nhiệt lạnh: Chu trình làm lạnh ngồi, chu trình làm lạnh trong, chu trình làm lạnh kết hợp Trong chu trình làm lạnh ngồi khơng phụ thuộc vào sơ đồ cơng nghệ tác nhân làm lạnh riêng, tùy thuộc vào tác nhân làm lạnh, mà chu trình làm lạnh ngồi chia hai nhóm: + Tác nhân lạnh cấu tử : + Tác nhân lạnh nhiều cấu tử (Hydrocacbon nhẹ) 22 Chu trình làm lạnh ngồi sử dụng hai nhiều tác nhân lạnh, cấu tử gọi tác nhân làm lạnh nhiều bậc Chu trình làm lạnh chia làm nhóm : + Nhóm tiết lưu dịng sản phẩm lỏng + Nhóm dùng van giảm áp Về nguyên tắc áp dụng quy trình, nguồn lạnh thu bốc dịng lỏng, song trường hợp khơng kinh tế vận hành phức tạp, nên sử dụng Khí đồng hành chế biến theo sơ đồ, chu trình làm lạnh ngồi propan kết hợp với chu trình làm lạnh Trong sơ đồ giai đoạn bậc thường áp dụng chu trình làm lạnh ngồi để làm lạnh khí tới nhiệt độ - 300C Còn giai đoạn hai (bậc 2) để nhận nhiệt độ thấp người ta sử dụng làm lạnh : b Quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp có chu trình làm lạnh ngồi Q trình cho phép làm việc với khí có thành phần tốt hàm lượng C ≥ 100g/m3 Q trình có hiệu làm việc tương đối cao, tách lượng etan 87% propan khoảng 99% toàn hydrocacbon nặng Tùy thuộc vào chất lượng khí, mục đích sử dụng sản phẩm người ta chọn cơng nghệ khác : Sơ đồ công nghệ nhiệt độ thấp 1, 2, bậc để thu sản phầm C2, C3 có chu trình làm lạnh propan, propan-etan Qua thực nghiệm người ta thấy : Với trình ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc thường khơng có nhiệt độ chọn lọc khơng lớn, tiêu tốn lượng cho giai đoạn tách etan nhiều Để giải vấn để này, sơ đồ ngưng tụ thấp bậc người ta lắp thêm cụm thiết bị tách sơ etan, etan làm bay phần nhờ nhiệt lượng hồn lưu từ khí bên tháp khử etan Sử dụng sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có chu trình làm lạnh với tác nhân hỗn hợp, chu trình làm lạnh tuần hoàn tác nhân lạnh cấu tử etan, propylen, propan Sử dụng tác nhân lạnh hỗn hợp cho phép nhờ bay cấu tử nhẹ đạt nhiệt độ thấp đáng kể so với đẳng nhiệt bay propan, mà tách triệt để cấu tử cần thiết Chu trình lạnh sử dụng tác nhân hỗn hợp chia làm hai nhóm : 23 - Tác nhân lạnh có thành phần khơng đổi (chuẩn bị trước) - Tác nhân lạnh thu q trình (thành phần thay đổi phụ thuộc vào thành phần nhập liệu) Khác với sơ đồ có chu trình làm lạnh trong, sơ đồ tác nhân lạnh hỗn hợp tuần hồn theo chu trình kín Máy nén - Thiết bị ngưng tụ khơng khí, thiết bị - máy nén, lượng khí hao hụt bổ sung định kỳ Như biết trình bay ngưng tụ pha lỏng tạo thành ngưng tụ giai đoạn lớn ngưng tụ nhiều giai đoạn chế độ công nghệ Xong trình ngưng tụ giai đoạn pha lỏng có chứa nhiều cấu tử dễ bay hơi, điều khơng mong muốn, có nghĩa độ chọn lọc giai đoạn ngưng tụ giai đoạn thấp hơn, nhiên để đầu tư cho sơ đồ nhiều bậc cần phải đầu tư vốn lớn Do dùng sơ đồ ngưng tụ lạnh nhiệt độ thấp với chu trình làm lạnh ngồi propan để tách phân đoạn C3 trở lên nên dùng qui trình bậc Sơ đồ nhiều bậc dùng để tách phân đoạn C2 trở lên (Hình 2) hhhII VIII I 10 C2 C3 11 12 33 17 34 II 14 III 18 28 22 23 15 13 IV 40 29 19 36 26 24 20 16 35 21 25 30 41 37 31 27 39 32 38 V VI VII Hình Sơ đồ cơng nghệ nhà máy chế biến khí Tây Virginia (Mỹ) 1.Tháp tách sơ bộ; Tháp sấy; Lọc; Hệ thống trao đổi nhiệt bay propan; 5,7 Tháp tách nhiệt độ thấp; Hệ thông trao đổi nhiệt bay etylen; 8, 15, 19, 23, 29, 36 Hồi lưu; Thết bị làm mát etylen; 10 Tháp tách metan; 11, 16, 21, 25, 31, 39 Bộ phận đun sơi đáy tháp; 12 Bình chứa 24 trung gian; 13 tháp tách etan; 14,33 Chu trình bay propan; 17 Bloc làm CO2; 18, 22, 27, 28, 32,40 Thiết bị làm mát khơng khí; 20 Tháp tách propan 24 Tháp tách butan; 26 Thiết bị trao đổi nhiệt; 30 Cột izo - butan; 34 Bình chứa etan; Bloc làm H2S; 37 Đốt nóng sơ bộ; 38 bloc làm benzin; 41 Tháp chưng condensat; I Khí nguyên liệu; II Etan; III Propan; IV Izo - butan; V Cặn benzin; VI N - butan; VIII Khí khơ + Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có chu trình làm lạnh tổ hợp Trong sơ đồ người ta sử dụng chu trình làm lạnh ngồi propan, etylen có tiết lưu dịng chất lỏng tuốc bin giãn nở khí kết hợp Sơ đồ có thẻ tách C ≥ Trong cơng nghệ áp dụng sơ đồ cơng nghệ bậc để thu sản phẩm Khi chế biến khí đồng hành theo sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp có cơng đoạn giãn nở khí để nhận sản phẩm C ≥ áp suất trước thiết bị không cần lớn 3,5Mpa Theo nghiên cứu tính tốn giảm hàm lượng C ≥ khí đồng hành mức độ tách propan thực tế giảm nhiệt độ dịng khí q trình giãn nở Khi ứng dụng công đoạn giãn nở lên dễ điều khiển thơng số q trình tự điều chỉnh trì mức độ cần thiết, đảm bảo tách cấu tử định trước yêu cầu Tuy có nhiều sơ đồ cơng nghệ khác tất q trình có thiết bị như: Lọc khí để tách giọt lỏng bụi học trước đưa vào chế biến, sấy khí tách ẩm, hệ thơng thiết bị trao đổi nhiệt tuần hoàn để tận dụng nhiệt lạnh máy dịng, chu trình làm lạnh, thiết bị phân ly, cụm khử metan etan Phương pháp hấp thụ Dựa sở trình chuyển khối bản: hấp thụ khử hấp thụ Tùy theo thành phần nguyên liệu vào (thành phần khí đưa vào xử lý) mà sơ đồ cơng nghệ bổ sung thêm cơng đoạn làm khí khỏi tạp chất tạp chất chứa oxy lưu huỳnh Trong nhà máy chế biến khí, áp suất thiết bị hấp thụ thường thấp khơng q Mpa, nhiệt độ hấp thụ trung bình 40-50oC, dung mơi sử dụng phân đoạn kerosen có khối lượng phân tử 120-240 Sử dụng dung mơi có khối 25 lượng phân tử nhỏ dẫn đến tổn thất nhiều dung môi Nếu tăng áp suất hay số lần tuần hồn dung mơi trường hợp không làm tăng hiệu hấp thụ Quy trình hấp thụ áp suất thấp thơng số khử metan (etan) thường lấy sau: p =1,2-2 Mpa, nhiệt độ nhập liệu: 40-70oC, nhiệt độ đáy: 190 200oC, số đĩa thực tế nhỏ 40 Chế độ nhiệt cháy tháp phải tuân theo nghiêm ngặt chế độ nhiệt tháp hấp thụ khử hấp thụ Điều cho phép tối ưu hóa q trình cơng nghệ tháp khử metan (etan) Để tách triệt để cấu tử nhẹ, thực biện pháp nâng cao áp suất, giảm nhiệt độ hấp thụ, tăng số lần tuần hoàn chất hấp thụ dùng chất hấp thụ nhẹ Ở nhà máy tách khí đồng hành đại tách tới 70-80% propan, 90% butan 100% hydrocacbon nặng Khi lượng etan tách khơng q 25-30% Sử dụng nhiệt độ thấp khuynh hướng đặc trưng phát triển q trình tách khí đồng hành Phương pháp cho phép giảm đáng kể lượng tuần hoàn chất hấp thụ dùng chất hấp thụ có khối lượng phân tử trung bình thấp Sơ đồ cơng nghệ hấp thụ nhiệt độ thấp (Hình 3) VI III III VI 19 11 20 IV I 18 10 V XII VI III 13 22 14 VI IX 21 12 II XIV XIII VIII X VII XIII 17 16 15 VI IX XIV Hình Sơ đồ HNT nhà máy chế biến khí dùng để tách propan hydrocacbon nặng từ KĐH thành phố Nhiznevartovsk (CHLB Nga) 1, 2, 3, 9, 13, 14, 15, 16 Thiết bị trao đổi nhiệt 26 5, 6, 11 Các tháp tách 4, 7, 10 Bộ phận bay propan Tháp hấp thụ 12 Tháp hấp thụ - bốc 21 Tháp khử hấp thụ 17, 18, 20 Sinh hàn khơng khí 19 Hồi lưu 22 Lị I Khí ngun liệu II Khí khơ tháp hấp thụ tháp hấp thụ bốc sau cơng đoạn bão hịa chất hấp thụ tái sinh bão hịa hydrocacbon V, XI Khí khơ VI Chất hấp thụ tái sinh VII Chất hấp thụ bão hịa VIII Khí IX Condensat X Etylenglycol tự XIII Chất hấp thụ bão hòa tách etan XV Phân đoạn hydrocacbon nặng C ≥ Khí trước vào phận TĐN 2,3 phận bay propan thêm etylen glycol để tách phần nước Từ phận bay propan hỗn hợp khí, etylen glycol hấp thụ nước hydrocacbon ngưng tụ (condensat) đưa vào tháp tách 5, sau tháp tách etylen glycol hấp thụ nước đưa tái sinh, condensat đưa sang tháp hấp thụ bốc 12 sau chuyền lạnh phận TĐN 15, cịn khí vào phần tháp hấp thụ đĩa tháp hấp thụ tưới chất hấp thụ tái sinh bão hịa hydrocacbon nhẹ có nhiệt độ -23oC Từ đỉnh tháp hấp thụ nhận khí khơ đưa sang cơng đoạn bão hịa phận bay propan 7, tháp tách hoàn nguyên lạnh phận TĐN đưa làm nhiên liệu Chất hấp thụ bão hòa lấy từ đáy tháp đưa qua van tiết lưu (giãn nở từ P = 4-3,5 Mpa) sau tái sinh lạnh phận TĐN đưa vào phần tháp hấp thụ bốc 12 (P = 3,4 Mpa), chất hấp thụ làm lạnh đến 23oC, cịn đáy tháp đuợc đun nóng nhiệt độ khác nhờ có phận TĐN 13,14 Từ đỉnh tháp 12 nhận đuợc khí khơ Từ đáy tháp 12 nhận chất hấp thụ bão hịa, sau đun nóng phận TĐN 15 vào phần tháp khử hấp thụ 21( p=1,4 Mpa) Từ đỉnh nhận phân đoạn hydrocacbon C≥3 sau ngưng tụ làm lạnh sinh hàn khơng khí 18 đưa vào hồi lưu 19 Một phần hydro cacbon quay trở lại làm giàu cho tháp khử hấp thụ, phần lại làm lạnh sinh hàn khơng khí 20 đưa tiêu thụ Chế biến khí phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp Quá trình chưng cất mặt nhiệt động thuận lợi trình hấp thụ 27 Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp hiệu sơ đồ hấp thụ nhiệt độ thấp thiết bị đơn giản Sự khác nguyên tắc sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp hấp thụ nhiệt độ thấp nguyên liệu vào thiết bị sau làm lạnh (tồn dịng nguyên liệu) cho vào tháp chưng mà không cần phân ly sơ bộ, khí nguyên liệu phân thành khí khơ(đi đỉnh tháp) hydrocacbon nặng (đi đáy tháp) Tùy thuộc vào sơ đồ ngun tắc q trình chế biến khí phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp mà thiết bị (các tháp chưng cất) phân đoạn rộng hydrocacbon chia thành tháp chưng cất bay tháp ngưng tụ bay Tháp chưng cất bay tháp có dịng khí ngun liệu làm sơ cho vào phần làm việc hoàn toàn tháp chưng cất Sơ đồ cơng nghệ trình bày hình II I IV VI III Hình Quy trình CNT có hai dịng vào Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị bay propan Thiết bị phân ly pha Bơm Tháp chưng cất Tháp bay gia nhiệt I Khí ẩm II Khí khơ III Phân đoạn hydrocacbon IV Dietylenglycol 75% V Dietylenglycol 98-99% VI Chất tải nhiệt Phương pháp giãn nở turbo 28 Phương pháp dựa sở khí làm giảm nhiệt độ Hỗn hợp khí nén làm lạnh, sau giảm P làm cho nhiệt độ khí giảm xuống 65,6oc Các cấu tử nặng từ etan trở lên bị hóa lỏng Hỗn hợp lỏng máy nén sử dụng lượng dẫn khí q trình turbo để vận chuyển vào tháp chưng cất phân đoạn thành câu tử riêng Quá trình turbo sử dụng dây truyền muốn thu hồi etan triệt để trình phổ biến cạnh tranh với phương pháp hấp thụ trường hợp thu hồi etan dây truyền sản xuất LPG (Hình 5) Khí đốt Metan Etan LPG Nén khí Dãn turbo Làm lạnh Khí lỏng vào Nhả Etan Nhả metan Chưng cất LPG NGLS lỏng Nguyên liệu C2 + NGLS C3 + NGLS Hình Sơ đồ dây chuyền giãn nở turbo tách khí Ngồi ra, người ta cịn sử dụng phương pháp nén dựa sở nén hỗn hợp khí, sau làm lạnh.Kết hydrocacbon nặng bị ngưng tụ Nhưng phương pháp hiệu tách C3 không cao Nhận xét công nghệ chế biến khí Cơng nghệ chế biến khí nói vơ quan trọng khơng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm LPG thu mà cịn định đến tính cạnh tranh sản phẩm thị trường nội địa xuất Chính mà việc lựa chọn q trình cơng nghệ đặc biệt quan trọng phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như: Chất lượng nguyên liệu khí, thơng số cơng nghệ, yếu tố ảnh hưởng, chu trình làm lạnh… Đối với khí có độ béo rộng từ 250 ÷ 350g/m3, việc áp dụng cơng nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp, hấp thụ nhiệt độ thấp xem tương đương mặt kinh tế Nhưng chế biến khí có hàm lượng C ≥ lớn 350 ÷ 400g/m3 sơ đồ ngưng tụ nhệt độ thấp kinh tế Khi nhiệt độ tối ưu để chế biến khí -30oC ta áp dụng 29 chu trình làm lạnh propan Tuy nhiên, khí có hàm lượng C ≥ nhỏhơn 250g/m3 sơ đồ cơng nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp lại khơng kinh tế áp dụng làm lạnh propan Việc áp dụng sơ đồ nhiệt độ thấp đièu kiện làm lạnh propan cho phép tách tối đa prppan hydrocacbon nặng đem lại hiệu tốt Trong công nghệ chưng cất nhiệt độ thấp việc áp dụng với khí béo có hàm lượng C ≥ lớn 400g/m3 hiệu Có thể nói, việc lựa chọn, tính tốn lựa chọn chu trình làm lạnh phải tuân theo nguyên tắc như: Chất lượng nguồn khí, độ dẫn lạnh riêng, lượng tác nhân lạnh, nhiệt độ hỗn hợp trước van tiết lưu, chế độ cơng nghệ tồn chu trình IV PHA TRỘN THÀNH PHẦN LPG Sau thu khí qua hàng loạt cơng đoạn cuối để tạo sản phẩm LPG Đây công đoạn công đoạn đơn giản tất công đoạn để sản xuất LPG tùy theo yêu cầu thị trường tiêu thụ sản phẩm LPG mà nhà sản xuất sau có thành phần khí C3, C4 riêng biệt đem trộn lẫn chúng với theo tỷ lệ thích hợp cho đáp ứng tốt yêu cầu nhiệt tính an tồn Trong q trình pha trộn thành phần LPG thi chế độ công nghệ phụ thuộc tỷ lệ cấu tử Butan propan suất thiết bị Nhiệt độ tháp thường -42oC ÷ -11,3oC, áp suất P = ÷ Mpa Tùy theo mục đích sử dụng mà người ta sản xuất dùng loại máy nén cấp, hai cấp hay cấp với thiết bị chứa chuyên dụng để nạp nén tồn chứa LPG áp suất khác Hiện thị trường Việt Nam có nhiều loại LPG khác hãng cung cấp, tỷ lệ pha trộn propan /Bu tan khác 30/70, 40/60, 50/50 Đối với LPG có tỷ lệ 30/70, 40/60 thường sử dụng sinh hoạt điều kiện làm việc bình chứa áp suất khơng cao tạo an toàn cho người sử dụng đảm bảo nhiệt trị lớn Còn tỷ lệ pha trộn 50/50 thường sử dụng làm nguyên liệu ngành công nghiệp như: nấu thủy tinh,sản xuất ắc quy, khí đóng tàu (dùng LPG để thay axetylen hàn cắt kim loại) Sản xuất bánh kẹo…do có nhiệt cháy cao, giá thành rẻ 30 V MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LPG Sau dầu thô làm ổn định phương pháp dã nêu trình vận chuyển đến nhà máy tinh chế, lượng nhỏ quan trọng LPG thành phần nhẹ (metan, etan) dầu đưa đến nhà máy tinh luyện Tại dầu thô chia thành số phần nhỏ qua trình qua trình chưng cất Khí thuộc thành phần nhẹ tạo xem sản phẩm đầu từ cột cất phân đoạn bao gồm LPG, etan, metan Những thành phần lại bao gồm phần nặng như: dầu mỏ, phần cặn Tùy thuộc vào trường hợp mà người ta áp dụng phương pháp sản xuất thu hồi LPG nhà máy chế biến khí hay tinh chế phương pháp nén, phương pháp làm lạnh, phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ 1.Phương pháp nén khí a Sơ đồ cơng nghệ Khí nhiên liệu c d e b f a g Propan LPG Hình Hình Sơ đồ công nghệ sản xuất LPG phương pháp nén khí a Tháp cất phân đoạn b Bình acqui c Máy nén d Thiết bị gia nhiệt e Tháp phân ly Butan f Tháp cất loại etan g Tháp tách propan b Mơ tả q trình Sản phẩm cao từ tháp cất phân đoạn nén đến 1,2 ÷ 1,5 Mpa (b) máy nén (c) kết hợp với sản phẩm đầu hóa lỏng Những dịng 31 làm mát đến 40oC khơng khí nước, sau đố chuyển trực tiếp dến máy phân ly (e) Do áp suất cao, phần lớn LPG thu pha lỏng phân ly nhiều pha lỏng thùng ắc quy (b) phía trên, thành phần nặng butan quay vòng lại tháp phân đoạn Pha lỏng từ máy phân ly qua cột etan (f), sản phẩm từ quay vịng lại máy phân ly để tăng vòng quay LPG Pha tờ máy phân ly mà thành phần chủ yếu LPG dùng làm khí nhiên liệu Còn dòng sản phẩm lỏng từ cột cất etan LPG chia làm loại gồm propan butan tháp tách propan Với phương pháp địi hỏi LPG phải ln quay vịng Phương pháp làm lạnh Sự quay vòng LPG đạt làm lạnh bên hay làm lạnh tự động làm lạnh kết hợp + Làm lạnh tự động Phương pháp làm lạnh thực nhờ q trình tăng thể tích qua van Joule - Thomson (J - T) tuabin mở hóa hợp với trao đổi nhiệt phương pháp áp suất thiết bị cung cấp tren máy làm giảm trao đổi nhiệt Sự làm lạnh tự động cho quay vịng LPG > 90% etan > 80% a Sơ đồ công nghệ f e Khí đem sử dụng Khí khơ c b d a a LPG xăng tự nhiên Hình Sơ đồ công nghệ sản xuất LPG phương pháp làm lạnh 32 a Thiết bị gia nhiệt đáy b Thiết bị trao đổi nhiệt c Tháp phân ly d Tháp tách metan e Tuôcbin giãn nở f Máy nén b Mơ tả q trình Nước, cacbondioxit, sunfua thành phần khí cung cấp làm lạnh nhờ trình cung cấp nhiệt làm sơi lại đến cột cất etan, phần lại làm lạnh nhờ TĐN với sản phẩm khí từ cột etan Dịng khí cung cấp kết hợp với qua máy phân ly (c) Từ đó, chất lỏng qua hệ thống van để làm giảm áp suất vùng trung gian cột cất etan Trong trình giãn nở, có phần chất lỏng bốc nhiệt độ bị hạ thấp Áp suất từ máy phân ly giảm xuống nhờ tuôcbin (e) Sự giãn nở qua tuôcbin với trao đổi dịng nhiệt có khả giảm nhiệt độ đến -90 C kèm theo ngưng tụ dòng nhiệt Hơi tạo từ đỉnh cột cất etan phần lớn metan etan Với phương pháp trên, ta thu chủ yếu hỗn hợp etan, LPG xăng tự nhiên Nhờ trình chưng cất phân đoạn mà ta thu sản phẩm theo yêu cầu LPG quay vịng olefin Vịng quay LPG olefin có giá trị nhà máy tinh luyện khí dầu mỏ dùng nhiệt độ thấp a Sơ đồ công nghệ: Khí nhiên liệu Khí thải Hình 33 LPG 1, Máy nén Tháp sấy khí Trao đổi nhiệt Máy phân ly cột cất phân đoạn Tháp phân ly A,B khởi động b Mơ tả q trình: Nhà máy dùng hai tuocbin 1,6 để khí cấp với áp suất Trước hỗn hợp khí làm lạnh đến nhiệt độ thấp hỗn hợp khí làm khỏi CO2 H2S Sau nén, khí sấy khơ phương pháp hấp thụ (dùng zeolit) Sau làm lạnh ngưng tụ phận trao đổi nhiệt Chất lỏng xấp xỉ -42,8oC phân chia máy phân ly (4), chất lỏng đến cột cất loại etan nước đưa đến tuốc bin Chất lỏng từ máy phân ly làm nóng lại trước đưa đến cột cất loại etan để giảm tối thiểu lạnh Nhiệt độ từ máy cất phân ly giảm xuống xấp xỉ - 84,5oC nhờ tcbin Sự ngưng tụ khí phân chia cột cất etan để đảm bảo tách ổn định Khi cặn từ tuocbin cột cất loại etan phía kiểm tra lại đến nhiên liệu đầu Dòng sản phẩm LPG/ propylen từ cột cất loại etan bơm cho trình Phương pháp hấp thụ Trong trình hấp thụ phân tử khí liên kết trở lại với bề mặt chất rắn Các chất hấp phụ thường dùng: nhơm, than hoạt tính, oxit nhơm a Sơ đồ công nghệ f g d Xăng tự nhiên e Khí nhiên liệu c b Làm lạnh a Đốt nóng h Khí đem sử dụng Hình 34 a , b,c.Tháp hấp phụ e Lò đốt d Máy nén g Tháp phân ly h Máy lọc b Mô tả q trình Dong khí nhiên liệu qua bình đựng chất hấp thụ (a), hydrocacbon nặng hấp thụ Dịng khí khác nén máy nén (d) vào đáy cột đựng chất hấp phụ (b), cột làm lạnh Dịng khí từ (b) chuyển đến lị (e) làm nóng đến 300oC chuyển trực tiếp vào ccột (e) để loại bỏ hydrocacbon hấp phụ Những hydrocacbon nặng có tái sinh từ buồng (e) quay trở lại sau làm lạnh máy phân ly (g) Từ khí cịn lại tạo thành dịng từ buông ban đầu (a) Chất lỏng thu từ phía tái sinh gồm: LPG, xăng tự nhiên Từ thực trình chưng cất phân đoạn tiếp ta thu LPG sản phẩm xăng tự nhiên Thuyết minh dây truyền sơ đồ công nghệ sam sung - Hàn Quốc Sơ đồ công nghệ sản xuất LPG từ khí đồng hành gồm cơng đoạn chính: - Chuẩn bị khí nguyên liệu - Chế biến khí - Pha trộn a Chuẩn bị khí nguyên liệu Khí đồng hành thu với q trình khai thác dầu thô sau thu gom nén ép giàn nén trung tâm (đặt biển) vận chuyển xí nghiệp chế biến Để thu sản phẩm LPG tốt trước hết khí đồng hành phải qua hàng loạt q trình xử lý khí Đầu tiên khí đưa vào tháp lắng L - K 14,15 Tại tạp chất có khí nước, cát, bụi tách Khí tiếp tục qua hệ thống nén, gia nhiệt ban đầu để tạo nhiệt độ áp suất cần thiết, thường nhiệt độ - 30 ÷ -10oC, P = Mpa trước vào tháp tách khí 18,19 Để loại hồn tồn nước có khí ngun liệu cơng nghệ ta sử dụng phương pháp hấp thụ hay hấp phụ Với phương pháp dung mơi etylen glycol, cịn phương pháp hấp phụ chất hấp phụ chất hấp phụ là: silicagel, Al2O3, Zeolit, CaCl2 Q trình sấy khí thực tháp 21 22 Khí nguyên liệu tiếp tục đưa sang tháp 23 để loại hết tạp chất học cách triệt để có thành 35 phần khí Hệ thống làm thường sử dụng dạng xyclon hay lọc điện tùy theo chất lượng nguồn khí yêu cầu Sau khí loại hết tạp chất học nước, tiếp tục vào thiết bị 10, 11, 12 để làm khí khỏi phi hydrocacbon CO2, H2S, NOx, CS2 Trong hệ thống làm khí dùng loại dung mơi etanolamin Ban đầu dung môi etanolamin gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết tháp hệ thống bơm vận chuyển trực tiếp vào tháp tiếp xúc khí để loại bỏ khí axit Khí khỏi đỉnh tháp tiếp tục qua tháp làm 10 chuẩn bị cho trình chế biến tiếp theo, cịn dung mơi qua hệ thống phân lắng 5,7 nhiệt trước tháp khử hấp thụ b Chế biến khí Sau có khí ngun liệu đạt yêu cầu đặt tiếp tục qua q trình tách thành phần khí để cấu tử riêng biệt Khí sau qua thiết bị phân ly 19 đưa vào hệ thống bay làm lạnh 28, 29, 25, 26 để nhiệt đầu cho khí Sau condensat tách khỏi đáy tháp 29, 30 chúng lại nhiệt đến nhiệt độ thích hợp vào tháp tách propan 34 Phần bay khỏi đỉnh tháp qua phận ổn định 31 tháp tách propan 34 chế độ làm việc: nhiệt độ, áp suất chất hấp thụ thích hợp cấu tử nhẹ C3 C3 tách đỉnh tháp vào phận chứa sản phẩm đỉnh 33 Tại ta thu C3 phần khí cấu tử C3 tách thiết bị 33 đem trộn với C4 tháp 41 để nhận LPG khí khơ đem phục vụ cho ngành công nghệp khác Phần lỏng từ đáy tháp tách 34 tiếp tục sang tháp tách butan 38, butan tách đỉnh tháp Sau qua phận chứa sản phẩm đỉnh 39 chúng hòa trộn với propan từ tháp tách 34 41 để nhận LPG Naphta khỏi đáy tháp đem phục vụ cho ngành công nghiệp khác c Pha trộn thành phần LPG Sau thu bu tan propan nhà sản xuất đem hòa trộn để nhận LPG Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thành phần cấu tử propan/bu tan khả tồn chứa Việc nạp nén LPG mà người ta sản xuất loại bình chịu áp lực khác 36 11 Khí khô 24 10 Ng liệu 12 29 13 25 26 27 30 31 28 DFV 32 6V 6V 39 16 Ng.liệu 20 21 17 14 34 35 23 18 41 Chất mùi 38 LPG 36 22 15 Khí vào 33 40 19 43 37 Hình 10 Sơ đồ công nghệ nhà máy sản xuất LPG Tháp gia nhiệt amin Tháp chưng cất amin Hệ thống làm lạnh khơng khí Tháp chứa - ổn định amin Tháp tách bọt amin Hệ thống trao đổi nhiệt 7,9 Tháp lọc Hệ thống máy nén - đẩy Nguyễn Thị Hoa 10, 12 Tháp làm 13 Hệ thống gia nhiệt tái sinh 14 Tháp phân lắng lỏng - khí 15 Tháp tách 16 Máy nén 17 Hệ thống làm lạnh 18, 19 Phân chia khí đầu vào 20 Phân chia đầu vào 21, 22 Tháp loại nước 23 Tháp lọc bụi 24 Hệ thống nén - đẩy 25, 26, 27, 28 Hệ thống bay - làm lạnh 29 Tháp tách áp suất cao 30 Phân tách áp suất thấp 31 Tháp ổn định 37 32 Condensat 33 Tháp chứa sản phẩm C3 37, 40 Hệ thống gia nhiệt đáy 38 Tháp tách butan 39 Tháp chứa sản phẩm 41, 42 Tháp chứa tạo mù 43 Tháp chứa naphta Lớp CH8-HD 42 Thuyết minh dây chuyền công nghệ GPP Dinh C Khí nguyên liệu vào với suất triệu m3/ngày (p = 75 bar, t=280C) qua tháp tách hai pha SC-01/02; phần nặng vào tháp tách ba pha V-03, phần nhẹ phần vào tháp tách V-01 suất triệu m3/ngày (p = 54 bar), phần đa sang máy nén khí K1015/A/B/C/D tới p = 109 bar qua làm lạnh E1015/A/B/C/D vào tháp tách V-08 Tại tháp V-01, phần nhẹ khí khô, phần nặng đợc đa sang tháp tách ba pha V-03 Tại tháp V-08, phần nặng đa vào tháp tách ba pha V-03, phần nhẹ đợc ®−a sang th¸p hÊp phơ sÊy khÝ V-06 A/B; mét phần đợc đa vào tuboexpander, phần qua thiết bị làm lạnh E-14 đa vào tháp tách khí metan etan C05 (p = 39 bar, tđỉnh = - 430C, tđáy = - 200C) Sản phẩm đỉnh tháp C-05 C1, C2 đợc đa sang thiết bị làm lạnh nén tới p = 109 bar khí khô đem sử dụng Tại tháp tách ba pha V-03 (p = 48 bar) tùy thuộc pha đợc tách mà đợc đa sang tháp tách etan C-01 đỉnh tháp Sản phẩm đỉnh tháp C-01 đợc đa qua c¸c m¸y nÐn K-01/02/03 tíi p = 109 bar quay trở lại hòa dòng vào tháp tách V-08 Sản phẩm đáy tháp C-01 đợc đa sang tháp tách bupro C-02 (p = 11 bar, tđỉnh = 1540C) Tại tháp C-02, sản phẩm đáy tháp qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, E-09 condensat Sản phẩm đỉnh tháp đợc đa sang tháp tách C3/C4 C-03 (p = 16 bar, tđỉnh = 460C, tđáy = 970C) Sản phẩm đỉnh tháp propan, sản phẩm đáy tháp butan I HC BCH KHOA HÀ NỘI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT LPG K-01 V-101 K-1015/A/B/C/D K-03 K-02 E14 E-1015/A/B/C/D E-11 E-02 V-02 V-12 C-05 V-05 E17 C-01 Propan P-01A/B C-02 P-03A/B C-03 E-01A/B E-03 V-08 E-10 V21A Butan ME DSV-101 V-06A/B CC-01 V21B KhÝ kh« V-15 SC 01/02 SC-01/02 ME E-09 TK21 Condensat E-07 V-03 E-04 C-01/02: Th¸p t¸ch hai pha V-03: Th¸p t¸ch ba pha V-101/08: Th¸p t¸ch V-06 A/B: Th¸p hÊp phơ sÊy khÝ C-01: Th¸p t¸ch etan C-02: Th¸p t¸ch bupro C-03: Tháp tách C3/C4 C-05: Tháp tách C1/C2 Hình11 Sơ đồ công nghệ GPP Dinh Cố 39 E-1015/A/B/C/D/14: thiết bị làm lạnh E-04/09/17: trao đổi nhiệt K-01/02/03: Máy nén khÝ CC-01: Tuboexpander 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền - Chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - 2003 M A Berlin, V G Goretrencov, N P Volko - Pererabotka nhepchianuchiprotnuch garov - Izd Khimia - Moskva -1981 Trần Mạnh Trí - Dầu khí dầu khí Việt Nam - NXB Khoa học kỹ thuật 1996 Công nghệ chế biến dầu mỏ sản phẩm - Tổng cơng ty xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) - 1997 LPG - Tổng công ty xăng dầu Việt Nam - Hà Nội 4/1997 Đặc tính LPG - Tổng cơng ty xăng dầu Việt Nam - Hà Nội 4/1997 Khí đồng hành - Tình hình khai thác sử dụng (tổng luận phân tích) - Bộ cơng nghiệp nặng, Viện thơng tin KHKT - 1992 Đỗ văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa - sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học - Tập - NXB - đại học Trung học chuyên nghiệp - Hà Nội 1972 Đỗ văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa - sở trình thiết bị cơng nghệ hóa học - Tập - NXB - đại học Trung học chuyên nghiệp - Hà Nội 1972 10 Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - tập - NXB KHKT Hà Nội 1994 11 Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - tập - NXB KHKT Hà Nội 1999 12 Vũ Đăng Độ, Hóa học nhiễm mơi trường NXB Giáo dục - 1997 13 Tạp chí dầu khí số - 2000 14 Thơng tin dầu khí giới số - 1995 15 Thơng tin dầu khí giới số - 1998 16 Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry - Wolfgang Gerhart - Vol A15, P347-359 - 1990 17 Gas Processing - Environment ospects and methods - 1996 18 Jonh Campbell - Gas Conditioning and Processing - Vol - 1994 19 Jonh Campbell - Gas Conditioning and Processing - Vol - 1994 20 Kuznhetxov A A, Xudakov E N - Rasiot oxnovnuh prosessov i aparatov pererabotki uglevodortnuch garov Spravont paxobie M., Khimia, 1983 41 21 Sổ tay tóm tắt kỹ sư hóa chất, NXB Giáo dục , 1961 22 Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry - Wolfgang Gerhart - Vol A16 - 1990 23 NFPA - 58, Liquefied Petroleum Gas code 2001 edition 24 Handbook Butane - Propane Gaes, Fouth edition Lynn C Denny, Lester L Luxon, Barbara E Hall Published by Chilton Company, 1962 25 Liquefied Gas Handling principles Me Guire and White 26 Oil & Gas Jan 12, 1998 27 Oil & Gas July 12, 1998 28 Các hệ thống chuyển giao ga hóa lỏng LPG thiết bị Hội gas propan quốc gia - Biên tập Jonh B Fox 29 Gas Industries 1995 30 Hydrocarbon Processing April 1996 P.126 31 Oil and Gas Sep 1997, P.25-30 32 Fuel and Lubricant Engineering, March 1987 33 Gas Purification 1997 42 ... PHẦN LPG Sau thu khí qua hàng loạt công đoạn cuối để tạo sản phẩm LPG Đây công đoạn công đoạn đơn giản tất công đoạn để sản xuất LPG tùy theo yêu cầu thị trường tiêu thụ sản phẩm LPG mà nhà sản xuất. .. cho nhà máy điện Phú Mỹ I Phú Mỹ II, nhà máy sản xuất phân đạm Cùng với nó, ngày 1/1/1995 nhà nước định cho nhà máy điện Bà Rịa - Vũng Tàu sử dụng khí đồng hành thay diegel, đồng thời xây dựng nhà. .. tồn chứa LPG thận trọng nghiêm chỉnh thực qui trình qui phạm vận chuyển yêu cầu cần thiết để tránh rị rỉ thất LPG môi trường gây nguy hiểm Thiết bị dùng kho dự trữ trình sản xuất LPG thiết lập