8. Đường thải nước; 9 Đường dẫn nhũ tương vào thiết bị Hình 2: Sơ đồ xử lý dầu bằng phương pháp điện trường (VIEC J
3.2.2.6. Quá trình hấp phụ cho xử lý khí thiên nhiên 1,Loại bỏ nước khỏi khí tự nhiên
3.2.2.6.1,Loại bỏ nước khỏi khí tự nhiên
Nước và hydrocacbon có thể tạo thành hyđrat có thể làm tắc van và đường ống. Được biết trong hơn 70 năm, đây là nguyên nhân chính dẫn đến việc cắm các đường dây tải điện.
Cho đến ngày nay, công nghệ tách phổ biến nhất vẫn là hấp thụ với trietylenglycol lỏng (TEG), tiếp theo là hấp phụ với các chất hấp phụ rắn như silica, rây phân tử hoặc alumin được giới thiệu vào cuối những năm 1950. Các công nghệ khác được cung cấp bao gồm màng, ống xoáy và thậm chí cả phân tách siêu thanh. - Mô tả quá trình :
Nước hấp thụ và ngưng tụ trên bề mặt của silica gel - đây cũng là hiện tượng khiến gương phòng tắm (bề mặt silicat) bị sương mù. Chìa khóa để hiểu quy trình kỹ thuật là bề mặt bên trong rộng lớn của chất hấp phụ hiện đại: silica gel có diện tích bề mặt cụ thể lên đến 850 m2/ g, Ví dụ, một muỗng canh silica gel (10g) có diện
tích bề mặt nhiều hơn một sân bóng đá (105m x 70m = 7350m2).
Ngoài sự hấp phụ bề mặt đơn thuần, một cơ chế thứ cấp, sự ngưng tụ mao quản bắt đầu xuất hiện khi đường kính lỗ tương đương với đường kính phân tử. Các lỗ chân lông trong gel silica không đối xứng, tức là càng đi sâu vào trong gel, lỗ chân lông càng thu hẹp lại (giống như miệng núi lửa). Sự ngưng tụ mao dẫn này được thúc đẩy bởi sự khác biệt của áp suất riêng phần bên ngoài và bên trong lỗ rỗng
Hình 6 : Biểu diễn giản đồ của sự ngưng tụ mao quản
Để loại bỏ nước khỏi bề mặt silica, năng lượng được sử dụng - hoặc nếu để duy trì sự tương tự của một chiếc gương trong phòng tắm có sương mù: giống như luồng không khí nóng của máy sấy tóc sẽ làm sạch gương ngay lập tức, do đó, nhiệt độ sẽ tăng lên ( thường lên đến 250-280 ° C) loại bỏ nước khỏi chất hấp phụ trong quy trình công nghiệp. Sau khi tái sinh,chất hấp phụ có thể được đưa vào sử dụng lại sau khi làm nguội đến nhiệt độ môi trường.
Do đó, chất hấp phụ hiệu suất cao được thiết kế để chịu được sự gia tăng nhiệt độ theo chu kỳ mà không bị hư hỏng thêm. Thiết kế quy trình thực tế tốt thu hồi càng
nhiều nhiệt tái sinh càng tốt.
3.2.2.6.2,Loại bỏ hydrocacbon khỏi khí tự nhiên
Không chỉ nước có thể gây ra vấn đề mà còn cả các hydrocacbon nặng, có thể rơi ra khỏi pha khí khi áp suất hoặc nhiệt độ giảm. Các hydrocacbon nặng này cũng có thể gây tắc các van và đường ống hạ lưu hoặc gây tắc nghẽn các thiết bị khác (tức
là màng tách khí). Thuật ngữ một lần nữa không đề cập trực tiếp đến thành phần và nồng độ, mà là nhiệt độ (điểm sương hydrocacbon) tại đó khí bắt đầu ngưng tụ (ở thành phần và điều kiện xác định).
Một số đơn vị hấp phụ lớn nhất thế giới thuộc loại này: Hai đơn vị ở Hà Lan, mỗi đơn vị xử lý tới 1400 MMSCF / D trên mỗi đoàn tàu và một đơn vị khác ở Nga, xử lý 750 MMSCF / D trên mỗi đoàn tàu.
Về cơ bản các đơn vị này rất giống với các đơn vị loại bỏ nước. Chúng sử dụng silica gel làm chất hấp phụ và được tái sinh bằng nhiệt. Trên thực tế, vì sự giống nhau này, không chỉ loại bỏ các hydrocacbon nặng mà trên hết chúng còn loại bỏ nước đến điểm sương cần thiết. Tuy nhiên, cũng có những điểm khác biệt:
• Cần có các loại silica gel khác (tuy nhiên, luôn có “lớp trên cùng” là silica bềntrong nước thì thời gian sử dụng tương tự như trong dịch vụ khử nước được mong
đợi).
• Thiết kế là để hấp phụ nhiều hơn một thành phần (xem xét chính).
• Thông thường, thời gian chu kỳ bị rút ngắn nhiều (ngắn khoảng 45-60 phút). • Thông thường, ba hoặc nhiều bình hấp phụ
Hình 7, Giản đồ chu trình hấp phụ của một chất hấp phụ đơn
Hình trên thể hiện sơ đồ quá trình hấp phụ. Chìa khóa của thiết kế là sự hiểu biết
rõ ràng về hành vi đột phá của các thành phần riêng lẻ. Khi chu kỳ chạy càng dài, các thành phần nặng hơn sẽ phá vỡ và tăng điểm sương. Quá trình tái sinh thường là ngược dòng để ngăn chặn bất kỳ khả năng ngưng tụ và lắng đọng của nước và / hoặc
các thành phần rất nặng trong các bộ phận lạnh hơn của tầng trong quá trình tái sinh.
3.2.2.6.3,Nitơ (N2) Loại bỏ khí tự nhiên
Việc loại bỏ nitơ để đáp ứng các thông số kỹ thuật đường ống điển hình là 4% là một thách thức; tuy nhiên, với 11% sản lượng của Hoa Kỳ và 16% trữ lượng của Hoa Kỳ bị ô nhiễm nitơ, nguồn khí tự nhiên này là đáng kể .Phần lớn các cơ sở đào thải nitơ hiện có sử dụng chế biến đông lạnh. Các quy trình như vậy có hiệu quả kinh tế khi dòng chảy cao. Các hệ thống đông lạnh thường yêu cầu nhiều bước xử lý và sự tham gia của người vận hành. Do đó, tương đối ít hệ thống đã được xây dựng. Có liên quan đến tiền xử lý rộng rãi và các bước xử lý bao gồm rất thường xuyên:
• Rửa amin (số lượng lớn CO2 gỡ bỏ) • Loại bỏ nước
• CO2 làm sạch (hấp phụ trên rây phân tử) • Đơn vị đông lạnh
• Nén lại
Trong hầu hết các trường hợp, các cơ sở đông lạnh như vậy được chứng minh là do sản xuất heli như một sản phẩm phụ. Các quy trình khác cũng đã được
thương mại hóa để loại bỏ nitơ, nhưng mặc dù có trữ lượng nitơ bị ô nhiễm đáng kể, cho đến nay, chưa đến hai chục cơ sở đã được lắp đặt ở Hoa Kỳ. Vì nitơ là chất trơ nên người ta thường sử dụng nguồn dự trữ chất lượng thấp bằng cách trộn với khí chất lượng. Vì không phải lúc nào cũng có thể trộn được, nên rất phổ biến các giếng đóng kín nơi gặp phải nitơ.
Quy trình loại bỏ nitơ Molecular Gate có một cách tiếp cận độc đáo so với các công nghệ loại bỏ nitơ thương mại khác, bằng cách hấp thụ nitơ từ dòng thức ăn trong khi tạo ra khí bán sản phẩm ở áp suất cấp liệu cơ bản. Tính năng này bảo toàn áp suất nạp có sẵn.
t MẺtan
Hình 8 : giản đồ quá trình hấp phụ chọn lọc kích thước
Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho CO2 loại bỏ (đường kính phân tử 3,3 Â) khỏi khí tự nhiên bằng chất hấp phụ cổng phân tử
Khi so sánh với silica gel, có thể làm nổi bật sự khác biệt đặc biệt :
• Đơn vị Cổng phân tử bán thương mại đầu tiên được xây dựng vào năm 2000.
• Kể từ thời điểm đó, thêm sáu đơn vị mới đã được phát trực tuyến (cả N2 và đồng 2 hệ thống loại bỏ) và hai dự án khác đã được trao giải. Các đơn vị
silica gel
đã có từ khoảng 40 năm và Sorbead được lắp đặt trên 200 đơn vị trên toàn thế giới.
• Công nghệ hấp phụ Molecular Gate được bán trên thị trường như một nhà máy
trong
khi Sorbead và Sordeco được bán riêng biệt và độc lập với nhau và thiết bị quy trình.