có đầy đủ sơ đồ công nghệ và thuyết minh sơ đồ công nghệ về công nghệ sấy khí. Sấy khí là quá trình quan trọng trước khi chúng ta đưa khí đi vào các quá trình chế biến khí( thường sẽ làm ngọt rồi đến sấy khí) sau quá trình này thì chất lượng của các quá trình sau mới được đảm bảo. Vì khi chưa tách nước và các khí acid ( hoặc các thành phần phi hydrocacbon) thì dòng khí nguyên liệu sẽ vẫn còn các tạp chất đấy, nếu trong quá trình chế biến khí tiếp theo thì nước có thể gây ra hiện tượng hydrat hóa, các khí acid có thể gây ăn mòn thiết bị.
Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I Giới thiệu chung trình I.1 Giới thiệu chung sấy khơ khí I.2 Ngun tắc phương pháp sấy khơ khí I.3 Các phương pháp sấy khơ khí Chương II Giới thiệu chung trình 12 II.1 Cơ sở vật lý trình hấp thụ 12 II.2 Tính chất lý hố hệ hydrocacbon-nước 16 II.3 Sự tạo thành hydrat hệ hydrocacbon-nước 18 II.4 Đặc điểm tính chất hố lý chất hấp thụ 21 Chương III Các quy trình cơng nghệ sấy khí phương pháp hấp thụ III.1.Sơ đồ ngun lý cơng nghệ sấy khí glycol 28 28 III 2.Sơ đồ nguyên lý trình dehydrat hố khí dung mơi TEG 41 III.3.Sơ đồ ngun lý cơng nghệ sấy khơ khí dung mơi glycol 43 III.4 Sơ đồ nguyên tắc công nghệ hấp thụ-sấy khơ khí với tái sinh chân khơng DEG 45 Chương IV: Lựa chọn công nghệ tối ưu cho trình sấy khí 48 IV.1.Lựa chọn sơ đồ cơng nghệ IV.2.Lựa chọn thiết bị 48 50 PHẦN II TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP LÀM KHƠ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ DÙNG DI ETYLENGLYCOL 51 I Dữ liệu ban đầu 51 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng II Hàm lượng ẩm hỗn hợp khí 51 III Tính tốn thiết kế thiết bị hấp thụ 54 II.4 Tính toán thiết kế tháp nhả hấp thụ 61 PHẦN III : TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH III.1 TÝnh to¸n th¸p hÊp thơ 67 III.2 TÝnh to¸n tháp nhả hấp thụ 71 KT LUN 74 TI LIU THAM KHẢO 75 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 67 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng MỞ ĐẦU Khí tự nhiên khí đồng hành nguồn cung cấp nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp hóa học hóa dầu.Với vai trị quan trọng việc phát triển cơng nghiệp mà năm gần nhiều nước có xu hướng tăng cơng suất nhà máy chế biến khí.Tại nhà máy chế biến khí xây dựng người ta lắp đặt thiết bị thực đồng thời vài q trình cơng nghệ chế biến khí Tại Việt Nam cơng nghệ chế biến khí đà phát triển với nhà máy chế biến khí Dinh Cố,nhà máy khí-điện-đạm Phú Mỹ, khí-điện-đạm Cà Mau khiến cho nhu cầu khí nguyên liệu gia tăng.Do việc thăm dị khai thác trọng.Với số mỏ bể Cửu Long,bể Nam Cơn Sơn,bể Malay – Thổ Chu nguồn cung cấp khí cho nhà máy nước ta ổn định.Khí tự nhiên nước ta khí với hàm lượng lưu huỳnh thấp phù hợp để làm nguyên liệu cho nhà máy chế biến khí Trong quy trình chế biến khí giai đoạn sấy khơ khí nguyên liệu giai đoạn trước tiên nên có vai trị quan trọng q trình hoạt động nhà máy.Sấy khơ nhằm mục đích tách nước khỏi hỗn hợp khí để tránh tạo hydrat quy trình chế biến khiến cho việc vận chuyển bị cản trở,giảm công suất bơm,quạt,máy nén … Để hiểu biết kỹ vấn đề học,trong tìm hiểu,khảo sát xây dựng dây chuyền công nghệ giai đoạn quy trình chế biến khí sấy khơ khí SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng PHẦN I.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I.Giới thiệu chung trình I.1 Giới thiệu chung sấy khí Trong cơng nghiệp hố học,khí tự nhiên khí đồng hành nguồn nhiên liệu quan trọng kinh tế quốc dân nguồn nguyên liệu quan trọng công nghệ tổng hợp hợp chất hữu cơ.Các sản phẩm q trình chế biến khí là:xăng khí,khí hố lỏng khí khơ,propan,izo-butan,pentan Tại giàn khoan,dầu mỏ từ giêng khoan chuyển đến giàn áp suất cao,trung bình thấp.Tại có thay đổi áp suất,khí hồ tan khỏi dầu mỏ dẫn đến nhà máy chế biến khí.Dầu mỏ chuyển đến thùng chứa,tại lắng tách nước khỏi dầu,sau đưa sang ổn định tức tách cấu tử nhẹ:etan,propan,butan phần pentan.Dầu định dẫn đến nhà máy chế biến dầu khí tách từ cơng đoạn ổn định dung làm nguyên liệu cho nhà máy chế biến khí.Những khí mà tách từ dầu mỏ gọi chung khí đồng hành.[1] Một nguồn khí khác khai thác trực tiếp từ mỏ khí nằm sau long đất với thành phần chủ yếu metan Khí khai thác từ mỏ khí gọi khí tự nhiên.[1] Khí tự nhiên khí đồng hành khai thác từ lòng đất thường bão hoà nước hàm lượng nước phụ thuộc vào nhiệt độ,áp suất thành phần hoá học khí.Mỗi giá trị nhiệt độ áp suất tương ứng có hàm lượng nước cực đại có định.Hàm lượng nước khí tạo hydrat,cản trở trình vận hành thiết bị q trình chế biến khí (như bơm,quạt,máy nén ).Để hạn chế tác hại tượng này,khí cần dehydrat cách sấy khí trộn thêm vào khí tác nhân ức chế trình tạo hydrat [1] I.2 Nguyờn tc ca phng phỏp sy khụ khớ Khí đợc sấy khô nhằm mục đích tách nớc tạo cho khí có nhiệt độ điểm sơng theo nớc thấp so với nhiệt độ cực tiểu mà khí đợc vận chuyển hay chế biến SVTH:Lờ Anh Tun-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thng Nguyên tắc chung ngời ta dùng dung môi lỏng rắn để hấp thụ nớc, nớc bị ngng tụ tách khỏi khí dới dạng sơng Còn khí khô thoát đỉnh tháp hấp thụ, trình sấy khí thờng dùng dung môi để hấp thụ hấp phụ níc I.3 Các phương pháp sấy khơ khí Trong c«ng nghệ chế biến khí, có nhiều phơng pháp làm giảm hàm lợng ẩm có khí đợc sử dụng cho áp riêng phần nớc nhỏ áp suất bÃo hoà hydrat Nhng đa số trờng hợp làm lạnh không đủ khó điều khiển trình Hiện phơng pháp hấp thụ hấp phụ phổ biến I.3.1 Sấy khơ khí phương pháp ức chế: [1] Bản chất phương pháp đưa vào dịng khí ẩm chất ức chế hoà tan nước,kết dẫn tới làm giảm áp suất riêng phần nước hạ nhiệt độ tạo thành hydrat.Hiện chất ức chế ngăn ngừa tạo thành hydrat thông dụng là: • • Sử dụng chất ức chế CH3OH,cần có khu vực khử hydrat khử axit 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 cho q trình xử lý phụ thuộc vào: - Nhiệt độ đông đặc độ nhớt glycol - Độ hạ nhiệt độ tạo thành hydrat nồng độ glycol cho - Khả hoà tan glycol hydrocacbon ngưng tụ - Thành phần khí Độ hạ nhiệt độ điểm sương khí phụ thuộc vào loại chất ức chế,nồng độ nhiệt độ khí tiếp xúc với chất ức chế Bảng So sánh ưu nhược điểm chất ức chế glycol metanol Glycol Không gây độc với người môi trường Metanol Gây độc hại với người mơi trường SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng Có áp suất bão hồ thấp có khả thu hồi cao phương pháp vật lý đơn giản cô đặc dung dịch nước chứa glycol Áp suất bão hồ cao khó tách khỏi dịng khí,việc tái sinh phức tạp nên lượng tiêu hao chất ức chế lớn trình làm việc Chỉ sử dụng nhiệt độ cao Có thể sử dụng hiệu nhiệt -10oC.Ở nhiệt độ -10oC DEG có độ độ nhớt cao khó tách khỏi pha lỏng có dầu Nhiệt độ sơi cao nên khó bị bay Tránh mát khỏi thiết bị Nhiệt độ sơi thấp nên khả thất cao Khơng gây ăn mịn thiết bị Một số phân xưởng đôi ki cần thiết kế thêm thiết bị loại axit sinh I.3.2 Sấy khơ khí phương pháp hấp phụ [1] Các phương pháp hấp phụ cho phép đạt độ hạ điểm sương tới 100 oC ….120oC sấy sâu khí đến điểm sương -60oC … -90oC.Trong cơng nghiệp chế biến khí người ta thường dung chất hấp phụ silicagel,boxit hoạt tính,oxit nhơm hoạt tính,zeolit 4A 5A Bảng 2.Các đại lượng đặc trưng chất hấp phụ Đại lượng đặc trưng Khối lượng riêng,g/cm3 -Khối lượng riêng thực -Khối lượng riêng đổ -Khối lượng riêng biểu kiến Nhiệt dung,Kcal/kg.độ Hàm lượng nước, Silicagel Oxit nhơm hoạt tính Boxit hoạt tính 2,1 2,2 3,25 3,4 0,61 0,72 0,8 0,86 0,8 0,83 0,69 0,72 1,2 1,6 1,6 2,0 1,1 0,22 0,24 0,24 0,2 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang Zeolit 4A 5A Đồ án chuyên ngành % trọng lượng Nhiệt độ tái sinh, o C Khả hấp phụ nước,kg nước/100kg chất hấp phụ GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng 4,5 121 232 7,0 177 315 >177 Thay đổi 150 350 12 Các chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn 200 800 m2/g.Điểm sương khí sản phẩm sau cơng đoạn sấy phụ thuộc vào chất hấp phụ chọn cơng nghệ thiết kế.Khi tính tốn thiết kế sơ đồ công nghệ sử dụng giá trị điểm sương đạt với chất hấp phụ thường dùng sau: Chất hấp phụ Điểm sương khí sau sấy Silicagen -60oC (-76oF) Oxit nhơm hoạt tính -73oC (-100oF) Zeolit (rây phân tử) -90oC (-130oF) Các trình hấp phụ thực gián đoạn thiết bị với tầng hấp phụ cố định liên tục với thiết bị chứa lớp hấp phụ chuyển động.Tuy nhiên trình liên tục sử dụng thiết bị công nghệ phức tạp.Trong thực tế người ta thường sử dụng ba tháp có đến tháp hấp phụ,1 tháp nhả hấp phụ tháp để làm lạnh chất hấp phụ sau ki tái sinh Trong trình làm việc ,khả hấp phụ chất hấp phụ bị giảm dần tạo cốc bề mặt khiến cho xúc tác dần hoạt tính.Vì theo chu kỳ 2-3 năm người ta lại phải thay xúc tác lần tuỳ thuộc vào chất điều kiện làm việc chất hấp phụ I.3.3 Sấy khơ khí phương pháp hấp thụ [1] Phương pháp hấp thụ 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 monoetylen glycol (EG) , dietylen glycol (DEG) v, trietylen glycol (TEG),propylene glycol (PG)… Sự sấy khô 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 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng Phương pháp hấp thụ sấy khí sử dụng rộng rãi cơng nghiệp sơ đồ thiết bị đơn giản,dễ tính tốn thiết kế,dễ vận hành,q trình liên tục nên tự động hố,giá thành thiết bị thấp,ít tiêu hao tác nhân sấy,các chất hấp thụ dễ chế tạo.Các loại glycol tan hoàn toàn nước với tỉ lệ nào,các dung dịch khơng gây ăn mịn nên thiết bị chế tạo khơng cần q đắt tiền Bản chất trình sấy phương pháp hấp thụ dùng cấu tử có khả hấp thụ nước cao đồng thời có khả hồ tan hydrocacbon khí thấp khiến cho hỗn hợp khí sau hấp thụ có hàm lượng ẩm thấp Các chất hấp thụ dùng để sấy khí phải đáp ứng yêu cầu sau: Có khả hấp thụ nước khoảng rộng nồng độ,áp suất,nhiệt độ - Áp suất bão hồ thấp để mát q trình - Nhiệt độ sôi khác xa nhiệt độ sôi nước để dẽ dàng tách nước trình nhả hấp thụ - Độ nhớt thấp đảm bảo tiếp xúc tốt với hỗn hợp khí thiết bị hấp thụ,thiết bị trao đổi nhiệt - Độ chọn lọc cao cấu tử có mặt khí,khả hấp thụ nước cao đồng thời khả hòa tan thấp hydrocacbon có khí - Tính ăn mòn - Khả tạo bọt tiếp xúc với dịng khí - Bền nhiệt,bền oxi hố - Không độc hại cho người làm việc không gây ô nhiễm môi trường - Giá thành rẻ So sánh ưu nhược điểm dung môi hấp thụ nước: - EG Ưu điểm Nhược điểm Ít tan khí ngưng tụ Dung dịch đậm đặc không bị đông đặc Độ nhớt thấp tăng khả tiếp xúc với hỗn hợp khí Có khả ngăn ngừa tạo hidrat cao DEG TEG Áp suất bão hòa DEG TEG nên mát trình làm việc lớn Độ tan hydrocacbon DEG TEG SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang cao khả hòa cao Đồ án chuyên ngành DEG TEG Metanol GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng Ưu điểm Nhược điểm Độ hút ẩm cao, bền có mặt hợp chất lưu huỳnh, O2 CO2 nhiệt độ thường Dung dịch đậm đặc khơng bị đơng đặc nhiệt độ cao có độ chọn lọc cao Độ hút ẩm cao Tạo điểm sương cho khí sấy cao (27.8 – 47.3oC) Độ bền cao có mặt hợp chất lưu huỳnh, O2 CO2 nhiệt độ bình thường Khi tái sinh dễ thu nồng độ cao >99% Dung dịch nồng độ cao không bị đông đặc Độ bay TEG thấp DEG Giá thành rẻ Được sử dụng chủ yếu hệ thống vận chuyển Điều kiện thường dung dịch đậm đặc khơng bị đơng đặc Có độ nhớt thấp nên khả nẳng tiếp xúc với hỗn hợp khí cao glicol Tiêu hao thất cao TEG Khi tái sinh khó thu DEG nồng độ >95% Điểm sương thấp so với TEG Giá thành cao Địi hỏi chi phí đầu tư cao Dung dịch TEG có khả tạo màng có mặt hydrocacbon nhẹ Độ hịa tan hydrocacbon TEG cao DEG Có áp suất riêng phần cao lên khó tách khỏi khí tái sinh Tiêu hao lớn Bảng :So sánh số đặc tính vật lý Glycol (dùng làm khơ khí) Các đại lượng hố lý EG DEG TEG PG Khối lượng phân tử 62,07 106,12 150,18 76,9 Tỷ trọng tương đối 1,116 1,118 1,125 1,034 Nhiệt độ sôi 760 mmHg (oC) Nhiệt độ nóng chảy (oC) Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ (oC) Nhiệt độ tái sinh (oC) Độ nhớt 20 oC (Cp) Nhiệt dung riêng 197,3 244,8 278,3 188,2 -13 - -8 164 -7,2 206 -60 - 165 20,9 2,35 164 35,7 2,09 206 47,8 2,20 56 2,47 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng (Kj/Kg.K) Hình 1: Nhiệt độ đơng đặc dung dịch glycol có nồng khỏc So sánh qua u, nhợc điểm chất hấp thụ việc lựa chọn dung môi hấp thụ DEG u việt giá thành cao nhng bền tạp chất học có mặt khí có áp suất bÃo hoà thấp, dễ nhả hấp thụ nhiệt độ sôi DEG lớn nhiệt độ sôi nớc, không bị đông đặc điều quan trọng không tạo màng Độ hoà tan hyđrocacbon DEG thấp Vì sử dụng dung môi DEG trình sấy khô khí phơng pháp hấp thụ kinh tế, phạm vi rộng sấy lợng khí tơng đối lớn SVTH:Lờ Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 10 Đồ án chuyên ngành t + Tb Ttb = GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng (IV – 173); Ttb = = 46,187 ( 0C ) IV Tính toán thiết kế tháp nhả hấp thụ Chế độ làm việc thiết bị: - Lu lợng dung dịch DEG bÃo hoà từ thiết bị hấp thụ vào thiết bị tái sinh Ggr; Ggr = 4348,9 Kg/h; áp suất làm việc thiết bị tái sinh P = 6,8MPa; Yêu cầu dung dịch DEG khỏi thiết bị nh hấp thụ có: + Hàm lợng DEG x1 = 0,99 phần khối lợng; + Nhiệt độ t1 = 1600C (chọn nhiệt độ nh cao 1700C DEG bị phân huỷ); + Nhiệt độ dung dịch DEG bÃo hoà vào thiết bị 1050C; + Nhiệt độ khí khỏi thiết bị, tx =1000C; + Nhiệt độ nớc tới vào dung dịch để giảm mát mát DEG t0 = 900C; Nhiệt độ dòng vật chất ra, vào thiết bị tái sinh đợc thể sơ đồ sau: IV.1 Tính toán cân vật liệu cho thiết bị nhả hấp thụ Phơng trình cân vật liệu có dạng: Ggr + Go + GL2 = Ghh + GL1 + Go Trong đó: Ggr : Dòng dung dịch DEG bÃo hoà từ thiết bị hấp thụ đa sang thiết bị tái sinh, Kg/h; Go : Nớc đa vào tới đĩa thiết bị để giảm mát DEG, Kg/h; GL1 : Dßng láng DEG 99% đáy thỏp GL2 : Dòng dung dịch DEG tái sinh, Kg/h; Ghh : Dòng khỏi thiết bị, Kg/h; - Dung dịch bay lần giai đoạn cã: + Lu lỵng khèi lỵng láng, GL SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 58 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng GL = Ggr = 4348,9 = 4085,33 ( kg/h ) Do chưng 105oC ta đạt nồng độ DEG 98,5% Lượng GL1 đem tái sinh : GL1 = GL = 4085,33 = 4064,36 ( kg/h ) Vậy GL2 hồi lưu : GL2 =GL – GL1 = 4085,33 - 4064,36 = 20,97 ( kg/h ) Ghh = Ggr + GL2 – GL1 = 4348,9 + 20,97 - 4064,36 = 305,51 ( kg/h ) Cân vật liệu tháp nhả hấp thụ nh sau: Bảng 13: Cân vật liệu cho tháp nhả hấp thụ Dòng vào Lu lợng Kg/h Dòng Lu lợng Kg/h Dung dịch bÃo hoà, Ggr, Kg/h 4348,9 Hỗn hợp hơi, Ghh, Kg/h 305,51 Lu lỵng láng hồi lưu, GL2, Kg/h 20,97 Lu lỵng tái sinh, GL1, Kg/h 4060,36 Níc tíi, Go, Kg/h Go Níc tíi ra, Go, Kg/h Go Tỉng vµo, Kg/h 4369,87+ Go Tæng ra, Kg/h 4369,87+ Go VËy ta thÊy tæng lợng vào tổng lợng IV.2 Tính toán cân nhiệt lợng cho tháp nhả hấp thụ Phơng trình cân nhiệt lợng có dạng: QGgr + QGL2 + QGoa = QGhh + QGL1 + QGob; Trong ®ã: QGgr : Nhiệt lợng dung dịch DEG nguyên liệu đa vào thiết bị, kw; QGoa : Nhiệt lợng nớc tới mang vào, kw; QGL2 : Nhiệt lợng dung dÞch DEG mang vào tháp, kw; QGL1 : NhiƯt lợng lợng lỏng dung dịch DEG mang khỏi thiÕt bÞ, kw; SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang 59 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng QGhh : NhiÖt lợng hỗn hợp khí, mang ra, kw; QGob : NhiƯt lỵng níc tíi mang ra, kw; Tính QGgr QGgr = Ggr C to (kW) C : NhiƯt dung riªng cđa hỗn hợp lỏng vo thỏp nh hp th Bảng 14: Nhiệt dung riêng cña hỗn hợp lỏng vào tháp 105oC CÊu tử Nồng độ phần khối lợng i p C i p C (Kj/Kg0 C) DEG 0.93 2,7 2,511 H 2O 0.07 2229,47 156,0629 Tổng 158,5739 QGgr = 4348,9 158,5739 105 = 72410313,54 ( KJ/h ) QGgr = = 20113,976 ( kW ) TÝnh QGL2 QGL2 = GL2 CP t Víi ( kW ) CP : NhiƯt dung riªng cđa hỗn hợp lỏng hồi lu Bảng 15: Nhiệt dung riêng hn hp lng hồi lưu 105oC CPi CP i CÊu tö Nồng độ phần khối lượng ( KJ/KgoC ) (KJ/Kg0C) DEG 0,985 2,7 2,6595 H 2O 0,015 2229,47 33,442 Tæng QGx = 20,97 36,1015 105 = 79490,088 ( KJ/h ) SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 60 36,1015 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng QGx = = 22,08 ( kW ) TÝnh QGL1 QGL1 = GL1 C t Víi ( kW ) CP : Nhiệt dung riêng hn hp lng tỏi sinh Bảng 16: NhiƯt dung riªng cđa hỗn hợp lỏng ỏy thỏp 160oC Cấu tử Nồng độ phần khèi lỵng i p i p C C (Kj/Kg0 C) DEG 0.99 7,598 7,522 H 2O 0.01 2093,4 20,934 Tổng 28,456 QGL1 = 4060,36 28,456 160 = 18486656,67 ( KJ/h ) QGL1 = = 5135,182 ( kW ) TÝnh QGhh QGhh = Ghh Cp t Víi ( kW ) CP : NhiƯt dung riªng cđa hỗn hợp đỉnh thỏp Bảng 17: Nhiệt dung riêng hn hp hi đỉnh tháp 100oC CÊu tö Nång độ phần khối lợng Nng phn mol i p C i p C (Kj/Kg0 C) DEG 0.01 0,017 10,81 0,184 H 2O 0.99 0,983 2256,685 2218,321 Tổng 1 QGhh = 305,51 2218,505 100 = 67777500,07 ( KJ/h ) QGhh = = 18827,097 ( kW ) SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 61 2218,505 Đồ ỏn chuyờn ngnh GVHD:PGS.TS.Lờ Minh Thng Bảng 18: Tổng lợng nhiệt vào tháp nhả hấp thụ Nhiệt lợng vào, kw Nhiệt độ , 0C Lợng nhiệt, kw Dung dịch DEG bÃo hoà, QGgr, kw 105 20113,976 Lợng lỏng hi lu, QGL1, kw 105 22,08 Lợng nớc tới, QGoa, kw 90 QG0a Tổng dòng vào thiết bị, kw 20134,056 + QGoa Bảng 19: Tổng lợng nhiệt khỏi tháp hấp thụ Nhiệt lợng mang ra, kw Nhiệt độ, oC Lợng nhiệt, kw Dòng lỏng thỏp nh hp th, QGL1, kw 160 5135,182 Hỗn hợp khí, QGhh, kw 100 18827,097 Lợng nớc tới, QGob, kw 100 QGob Tổng dòng khỏi thiết bị, kw, 23962,279 + QGob Từ cân nhiệt lợng thiết bị nhả hấp thụ ta có tổng lợng nhiệt vào tổng lợng nhiệt 20134,056 + QGoa = 24095,694 + QGob QGoa – QGob = 23962,279 - 20134,056 = 3828,223 ( kW ) Lợng nớc tới Go đợc xác định theo phơng trình: H100 : entanpi nớc t = 1000C; H100 = 2677 Kj/Kg , (III - 80); H97 : entanpi cđa h¬i níc ë t = 900C; H97 = 406 Kj/Kg, (III - 80); VËy : Go = = 6068,517 ( Kg/h ) SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 62 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng PHẦN III : TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH III.1 TÝnh to¸n th¸p hÊp thơ I TÝnh kÝch thíc th¸p hấp thụ: - Tính số đĩa lý thuyết tháp hấp thụ: + xác định hệ số tách ẩm thực tế đợc tính theo phơng trình: W1 W2 W1 T = , (IV - 236); Trong đó: W1 : Hàm ẩm hỗn hợp khí ban đầu, W1 = 690 kg /106 m3 = 0,69.10-3 kg /m3 W2 :Hµm Èm khí đà sấy khô tơng ứng, W2 =82 kg /106 m3 = 0,082.10-3 kg /m3 VËy: T = =0,881 + Xác định yếu tố hấp thụ A L' K.V ' A= (IV – 235); Trong ®ã: V’ : Lợng khí đợc làm khô, Kmol/h; L : Lợng chất hấp thụ tái sinh, Kmol/h; K : Hằng số cân nớc hệ thống khí_chất làm khô đợc xác định từ phơng trình: W2 (1 ).M o + 18. 748,44.M o (1 − ) K= (IV – 235); (hay x1) : Phần lợng chất làm khô tinh khiết dung dịch t¸i sinh cđa nã SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang 63 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng = 0,96; Mo : Khối lợng phân tử chất làm kh« DEG, Mo = 106,12; K = = 5,555.10-6 Vậy Lợng chất hấp thụ tái sinh, Kmol/h; L1 = V (W1 – W2) (II – 235); V : ThÓ tích khí cần sấy khô, V = 208333,33 m3/h; L = ( W1 – W2 ) 208333,33 = (0,69.10-3 - 0,082.10-3)208333,33=126,667 (kg / h) L’ = = 1,194 Kmol/h; Lợng khí đợc làm khô: Gy Mx V = Kmol/h; Mx : Khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp khí, Mx = 20,2 (kg/kmol); Vậy V = = 19008,523 Kmol/h; Ỹu tè hÊp thơ A : A = = 11,3 Víi T = 0,881 vµ A = 11,3 (tra từ đồ thị Kremcer ) ta xác định đợc số đĩa lý thuyết NLT = 0,8 Do hiệu suất làm việc đĩa từ 0,2 - 0,4 nên ta tính số đĩa thực tế : Chọn hiệu suất làm việc chung đĩa l 0,25,ta cú : Số đĩa thực tế làm việc: NTT = = 3,2 Quy chuẩn : NTT = a II Tính đờng kính tháp hấp thụ Đờng kính tháp hấp thụ đơc xác định theo công thức sau: SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 64 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng 4.Vtb 3600.tb D= ,m (III - 181); Trong đó: Vtb : Lợng hơi, khí trung bình tháp hấp thụ tb Chn : Tốc độ khí, tháp.(0,05-0,15) tb = 0,1 Vd + Vc TÝnh Vtb = (III - 183); Trong đó: Vđ : Lu lợng hỗn hợp đầu điều kiện làm việc , m3/h; Vđ = 2963,36 m3/h; Vc : Lu lợng khí khỏi tháp, m3/h; Vc = ; Dkhớ : Tỷ trọng hỗn hỵp khÝ , Kg/m3, d = 1113,28 kg/m3 Go : Lu lợng khí sau hấp thụ, Kg/h; Go = 383845,50 Kg/h; VËy Vc = = 344,788 m3/h; Lỵng (khí) trung bình tháp hấp thụ: Vtb = = m3/h; Đờng kính tháp hấp thụ là: SVTH:Lờ Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 65 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng D = = 2,42 m, Quy chuẩn : D = 2,5 m III TÝnh chiỊu cao th¸p hấp thụ Chiều cao tháp hấp thụ đợc tính theo công thức sau: H = NTT ( Hđ + ) + (0,8 1); ( III - 170); Trong ®ã: NTT : Sè ®Üa thùc tÕ lµm viƯc, NTT = đĩa; Hđ : khoảng cách đĩa, chọn Hđ theo bảng khoảng cách hai đĩa số đĩa hai mặt bích ( III - 184); Víi D = 2,5 m Chän H® = 600 mm = 0,6 m; (0,8 1) : Khoảng cách cho phép đỉnh đáy thiết bị, chọn hnh = 1m,hỏy = 1m : Chiều dày đĩa , = 40 mm = 0,04 m; H = ( 0,6+ 0,04) + 1+1 = 4,56 m, Quy chuÈn H = m; Qua số liệu tính toán tính chất loại tháp, Ta lựa chọn tháp hấp thụ tháp đĩa chóp tròn III.2 Tính toán tháp nhả hấp thụ I Tính số đĩa lý thuyết + Xác định hệ số phun ẩm (xem lợng DEG cn theo rÊt nhá so víi khèi lỵng tỉng cộng) Hệ số phun ẩm đợc xác định theo c«ng thøc sau: SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang 66 Đồ án chuyên ngành =1- GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng 2.(1 − 1) 1.(1 − ) (IV - 239); Trong đó: : Khối lợng chất làm khô tinh khiết, = 0,93 phần khối lợng; : Khối lợng chất làm khô tinh khiết bÃo hoà tơng ứng, = 0,99 phần khối lợng; = - = 0,857 Dùa theo hƯ sè = 0,857 vµ chän sè ®Üa lý thut NLT = (do nhiƯt độ sôi nớc DEG khác nhiều nên để tách chúng cần đĩa lý thuyết đủ, có đĩa nồi h¬i (IV – 337); Tõ = 0,857, NLT = II Đờng kính thiết bị nhả hấp thụ Công thức tính đờng kính tháp nhả hấp thụ: 4.Vtb 3600. x,tb (III – 181); D= Trong ®ã: x,tb : Tèc độ trung bình tháp Vtb : Lợng trung bình tháp Lợng trung bình tháp đợc tính theo công thức sau: Vd + Vc Vtb = (III – 183); d : Tỷ trọng hỗn hợp DEG - nớc (DEG 93%) SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 67 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng d = 0,93 1,107 + 0,07 1000 = 71,030 kg/m3; Lưu lượng hỗn hợp DEG tháp: L =Ghh + GL2 =4348,9 +20,97 = 4369,87 kg/h VËy Vd = = 61,521 m3/h; d : Tỷ trọng hỗn hợp DEG - nớc (DEG 99%), d = 0,99 1,107 + 0,01 1000 = 11,096 kg/m3; VËy Vc = = 27,533 m3/h; Vtb = = 44,527 m3/h; k x,tb x,tb = TÝnh (V - 184); Chän k = 0,818, x,tb = 0,832 m3/Kg (khối lợng riêng pha lỏng); 0,818 x,tb = VËy 0,832 = 0,896 m3/Kg; D = = 0,133 m , Quy chuẩn : D =0,2 m III TÝnh chiÒu cao tháp nhả hấp thụ Chiu cao thỏp nh hp thụ : H = NTT ( H® + ) + (0,8 1); ( III - 170); Trong ®ã: NTT : Số đĩa thực tế làm việc, NTT = =16 đĩa; SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 68 Đồ ỏn chuyờn ngnh GVHD:PGS.TS.Lờ Minh Thng Hđ : khoảng cách đĩa, chọn Hđ theo bảng khoảng cách hai đĩa số đĩa hai mặt bích ( III - 184); Víi D = 2,5 m Chän H® = 600 mm = 0,6 m; (0,8 1) : Kho¶ng cách cho phép đỉnh đáy thiết bị, chọn hđỉnh = 1m,hđáy = 1m : ChiỊu dµy cđa ®Üa , = 40 mm = 0,04 m; H = 16 ( 0,6+ 0,04) + 1+1 = 12,24 m, Quy chuÈn H = 13 m; Qua sè liÖu tÝnh toán tính chất loại tháp, Ta lựa chọn tháp hấp thụ tháp đĩa chóp tròn Bng 20:BẢNG TỔNG KẾT TÍNH TỐN Tháp hấp thụ Tháp nhả hấp thụ Tốc độ tháp (m3/h) 1654,074 44,527 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hố Dầu-K55 Trang 69 Đường kính (m) 2,5 0,2 Chiều cao (m) 13 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng KẾT LUẬN Qua trình làm đồ án môn học thiết kế dây chuyền công nghệ sấy khơ khí xây dựng dây chuyền công nghệ xác định thơng số kỹ thuật thiết bị dây chuyền đường kính,chiều cao tháp hấp thụ tháp nhả hấp thụ [Bảng 20-trang 74].Ta xác định việc lựa chọn thiết bị dây chuyền công nghệ sử dụng thiết bị tháp loại đĩa chóp cho q trình hấp thụ nhả hấp thụ,sử dụng thiết bị tách thiết bị tách pha,thiết bị đun sôi đáy tháp thiết bị đun sôi loại ấm đun.Với việc thiết kế lựa chọn loại thiết bị ta có dây chuyền làm việc ổn định để sấy khơ khí ngun liệu đầu vào mỏ Bạch Hổ với công suất 5.106 (std m3/ngày đêm) áp suất khí ngun liệu 6,8MPa.Dung mơi để sấy khơ khí Di Etylenglycol (DEG) vào với nồng độ 96% i vi nng 93% Quá trình chuẩn bị khí để chế biến sấy khí công đoạn quan trọng, giai đoạn khởi đầu cho giai đoạn công nghệ chế biến khí, sấy khí phơng pháp hấp thụ phơng pháp tách ẩm khỏi hỗn hợp khí có hiệu quả, nhằm tăng khả sử dụng khí, nh an toàn mặt kỹ thuật cho thiết bị Quá trình làm đồ án đà giúp cho em có nhìn tổng quan thiết kế dây chuyền công nghệ sấy khí ph ơng pháp hấp thụ với dung môi sấy khí dietylenglycol, giúp em biết cách tổng hợp kiÕn SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 70 Đồ án chun ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng thøc, tra cøu tµi liƯu hình thành t làm việc, thiết kế vấn đề cách khoa học Do hạn chế mặt thời gian, gặp nhiều khó khăn việc tìm kiếm, tra cứu tài liệu, số liệu, lần thiết kế dây chuyền công nghệ sấy khí nên không tránh khỏi bở ngỡ, sai sót Kính mong thầy, cô bảo cho em thiếu xót để em hoàn thiện đồ án TI LIU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Minh Hiền Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật , 2010 [2] Nguyễn Bin Các q trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm,tập4.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật,2006 [3] VietSoPetro Cơng nghệ xử lý khí.Nhà xuất Đại học Bách Khoa TPHCM, [4] John Campbell Gas conditioning Processing Vol 2,1992 [5]Engineering data book.Printed and Bound in U.S.A,2004 [6] William C.Lyons Editor.Standard Handbook of Petroleum and Natural Gas Engineering (Vol 2).Gulf professional publishing an imprint of butterworth heinemann,1996 [7] Tập thể tác giả Đại học Bách Khoa Hà Nội Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2006 [8] Tập thể tác giả Đại học Bách Khoa Hà Nội Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2006 [9] Campbell.J.M Gas Conditioning and Processing Vol The Basic Principles Campbell Ptroleum Series Normal, oklahoma October 1992 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 71 Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng [10] Campbell.J.M Gas Conditioning and Processing Vol The Equiqment Modules Campbell Ptroleum Series Normal, oklahoma October 1992 SVTH:Lê Anh Tuấn-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 72 ... khơng đổi coi hệ số chuyển khối Ky khơng đổi .Do bề mặt tiếp xúc pha F thay đổi tương ứng với thay đổi ∆Ytb ,sao cho tích số F ∆Ytb khơng đổi. Bề mặt F thay đổi tức kích thước thiết bị thay đổi .Khi. .. SVTH:Lê Anh Tu? ??n-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 44 Đồ án chuyên ngành SVTH:Lê Anh Tu? ??n-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 45 GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng Đồ án chuyên ngành SVTH:Lê Anh Tu? ??n-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 46... nhóm OH liên kết ete, tan vô hạn nớc sau độ tan giảm nhanh nồng độ tăng Khi tan nớc hình thành liên kết Hydro DEG nớc H-O H-O … H-O … SVTH:Lê Anh Tu? ??n-CNCN Hoá Dầu-K55 Trang 21 Đồ án chuyên ngành