- Sau thời gian sử dụng chất hấp phụ mất hoạt tính.
CHƯƠNG 4: NGƯNG TỤ NHIỆT ĐỘ THẤP
4.2.5. Sơ đồ quy trình hai giai đoạ n chu trình làm lạnh bằng tác nhân propan và etan để thu sản phẩm C2+
etan để thu sản phẩm C2+
Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp đơn giản nhất với chu trình làm lạnh nối tiếp là sơ đồ ứng dụng chu trình làm lạnh propan - etan hoặc propan - etylen. Trong các sơ đồ hai giai đoạn như vậy, trong giai đoạn I khí được làm lạnh nhờ nhiệt lạnh của chu trình làm lạnh propan, còn trong giai đoạn II - nhờ chu trình làm lạnh etylen hoặc etan. Các sơ đồ này được được ứng dụng để thu hồi sâu propan (cao hơn 80%), hoặc để tách etan và các hydrocarbon nặng.
Trong hình 6.6 trình bày sơ đồ công nghệ một nhà máy chế biến khí ở Gastn (Mỹ). Công suất nhà máy theo nguyên liệu là 4,25 triệu m3 khí thiên nhiên/ ngày (khoảng 1,5 tỷ m3/năm).
1: tháp tách lỏng sơ bộ; 2: thiết bị làm khô khí; 3: thiết bị lọc khí; 4: thiết bị trao đổi nhiệt và bốc hơi propan; 5, 7: thiết bị tách nhiệt độ thấp; 6: thiết bị trao đổi nhiệt và bay hơi etylen; 8, 15, 19, 23, 29, 36: bình chứa hồi lưu; 9: thiết bị làm lạnh etylen; 10: tháp tách metan; 11, 16, 21, 25, 31, 39: nồi sôi lại; 12: bình chứa trung gian; 13: tháp etan; 14: thiết bị bay hơi propan; 17: cụm làm lạnh CO2; 18, 22, 27, 28, 32, 40: thiết bị ngưng tụ bằng không khí; 20: tháp tách propan; 24: tháp tách butan; 26: thiết bị trao đổi nhiệt; 30: tháp tách iso - butan; 34: bình chứa etan; 35: cụm tách tạp chất lưu huỳnh; 37: thiết bị gia nhiệt; 38: cụm tách xăng; 41: tháp chưng cất chất lỏng ngưng tụ.
I: khí nguyên liệu; II: hydrocacbon + nước; III: khí khô
Nhà máy được đưa vào hoạt động năm 1969 và dùng để sản xuất các phân đoạn từ C2 trở lên. Theo thiết kế nhà máy sẽ cho các sản phẩm chính như sau: etan khoảng 162.000 tấn/ năm; propan 238.000 m3/ năm; n - butan 71.200 m3/ năm; iso – butan 33.300 m3/ năm và xăng 71.900 m3/ năm.
Khí thiên nhiên sau khi loại hết hỗn hợp cơ học và nước tự do trong tháp tách 1 được đưa vào tháp làm khô 2, ở đó nó được làm khô trên rây phân tử đến điểm sương -840C và sau đó làm sạch bụi trong bộ lọc 3. Sau trao đổi nhiệt 4 khí được làm lạnh trong thiết bị làm lạnh bằng propan đến -370C. Khi đó có khoảng một nửa hydrocarbon cần tách được ngưng tụ. Phần ngưng tụ này được tách ra trong tháp phân riêng 5 và được đưa vào tháp demetan 10. Khí ra khỏi tháp tách 5 được làm lạnh đến -930C trong thiết bị trao đổi nhiệt với khí khô loại xăng, condensate và thiết bị làm lạnh bằng etylen 6. Phân đoạn lỏng tạo thành tách ra trong tháp phân riêng 7 và sau khi thu hồi nhiệt lạnh đi vào tháp demetan 10, còn khí được đưa đi sử dụng. Trong hệ này thu hồi tổng cộng khoảng 85% etan, 99% propan và hầu như toàn bộ hydrocacbon nặng.
Với mục đích giảm thất thoát etan bay ra cùng khí phía trên tháp khi sử dụng chất làm lạnh etylen thì áp suất trong tháp demetan giữ ở 3,5 MPa, nhiệt độ đỉnh tháp nhờ nhiệt lạnh của etylen giữ ở -950C. Khi loại metan (trong một số trường hợp cả một phần etan) hydrocacbon lỏng thoát ra từ đáy tháp demetan được dẫn trực tiếp vào thiết bị phân đoạn khí để nhận được các hydrocarbon đơn chất: etan, propan, isobutan, n - butan và xăng.
Cụm công nghệ xem xét trên đây là dạng điển hình sử dụng trong các nhà máy chế biến khí thiên nhiên, khí đồng hành để thu được etan và các hydrocarbon cao hơn. Cụm phân đoạn khí có thể xây dựng cho từng nhà máy hoặc tập trung thành cụm riêng dùng cho một số nhà máy. Về nguyên tắc không có sự khác nhau giữa chu trình lạnh propan - etylen và propan - etan. Chu trình propan - etylen cho phép nhận được nhiệt độ thấp hơn đôi chút (nhiệt độ sôi của etan là -88,650C, của etylen là -103,710C), nhưng ưu thế cơ bản của chu trình propan - etan là cả hai chất làm lạnh nhận được trực tiếp trong nhà máy chế biến khí, do đó nhà máy có tính chủ động cao.