Tỏch phõn đoạn khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp

- Hệ thống tạo mựi:

2. Thỏp hấp thụ; 5.Bồn chứa tỏch khớ; 7 Thiết bị tỏi sinh glycol; 8 Bồn chứa glycol.Khớ khụ

1.3.4 Tỏch phõn đoạn khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp

* Tỏch phõn đoạn khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh ngoài.

Chu trỡnh làm lạnh ngoài khụng phụ thuộc vào sơ đồ cụng nghệ và cú tỏc nhõn lạnh riờng. Dựa vào loại tỏch nhõn lạnh, chu trỡnh làm lạnh ngoài cú thể chia thành hai nhúm: một loại tỏch nhõn làm lạnh một cấu tử và một loại tỏc nhõn làm lạnh nhiều cấu tử (thường là hỗn hợp hydrocacbon nhẹ). Chu trỡnh làm lạnh ngoài sử dụng hai hoặc nhiều tỏc nhõn lạnh một cấu tử được gọi là chu trỡnh làm lạnh nhiều bậc.

- Sơ đồ ngưng tụ 1 bậc tỏch C3+ với tỏc nhõn làm lạnh propan lỏng.

Hỡnh 3.7 trỡnh bày sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 1.

Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 1 cú những ưu và nhược điểm sau.

+ Ưu điểm: Chi phớ cho việc làm lạnh tại thiết bị bốc hơi propan 9 thấp

+ Nhược điểm: Độ lựa chọn của quỏ trỡnh ngưng tụ nhiệt độ thấp 1 bậc khụng cao. Chi phớ năng lượng cho quỏ trỡnh khử etan cao.

Trong quỏ trỡnh làm lạnh 1 bậc do làm lạnh đột ngột nờn mỏy múc dễ hỏng và khả năng làm việc kộm an toàn

- Sơ đồ ngưng tụ 1 bậc tỏch C3+ bằng tỏch nhõn làm lạnh hỗn hợp (C1, C2, C3, C4... lỏng).

Vỡ metan và etan cú nhiệt độ sụi lần lượt là -1610C và -890C nờn khi sử dụng chỳng làm tỏc nhõn lạnh thỡ quỏ trỡnh ngưng sẽ xảy ra tốt hơn, cỏc cấu từ nặng được tỏch triệt để hơn. Sơ đồ tỏch C3+ trong trường hợp này về cơ bản giống như sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp 1 bậc với tỏc nhõn làm lạnh bằng propan nhưng cỏc thụng số về nhiệt độ và ỏp suất của quỏ trỡnh thỡ khỏc.

1.7 - Thiết bị tỏch; 2.12 - Mỏy nộn; 3 - Thiết bị làm lạnh; 4.5 - Thiết bị trao đổi nhiệt; 6.9 - Thiết bị bốc hơi propan; 10 - Bỡnh hồi lưu; 11 - Thiết bị gia nhiệt; 8 - Thỏp tỏch etan. hơi propan; 10 - Bỡnh hồi lưu; 11 - Thiết bị gia nhiệt; 8 - Thỏp tỏch etan.

Hỡnh 3.7: Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 1

1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Khớ khụ C2- Condensate (C3+) Khớ nguyờn liệu 12

Người ta đó nghiờm cứu và thấy rằng sử dụng tỏc nhõn lạnh tổ hợp cú lợi nhiều hơn về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật.

- Sơ đồ ngưng tụ nhiều bậc tỏch C3+ với chu trỡnh làm lạnh ngoài.

Hỡnh 3.8 trỡnh bày sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp 3 bậc với chu trỡnh làm lạnh ngoài bằng propan, trong đú propan sẽ bay hơi ở mỗi bậc với đường đẳng nhiệt khỏc nhau. ở bậc ngưng tụ thứ nhất khớ nhập liệu sẽ được làm lạnh nhờ thiết bị trao đổi nhiệt 4a, 4b và thiết bị bốc hơi propan 5 đến nhiệt độ nào đú cao hơn nhiệt độ ở bậc tiếp theo. Hỗn hợp lỏng - hơi tạo thành sau đú sẽ được tỏch ra tại thiết bị tỏch 6, pha khớ từ đỉnh 6 sẽ đi tiếp vào bậc ngưng tụ thứ hai nhờ thiết bị bốc hơi propan 7. Tại đõy, nú sẽ được làm lạnh tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ở bậc ngưng tụ thứ nhất, nhưng cao hơn bậc thứ ba. Hỗn hợp hơi tạo thành lại được tỏch ra ở thiết bị tỏch 8, phần khớ sẽ đi tiếp vào bậc ngưng thứ ba nhờ thiết bị bốc hơi propan 9. Tại đõy, nú sẽ làm lạnh tới nhiệt độ cuối cựng cần thiết và hỗn hợp lỏng-hơi tạo thành lại được tỏch riờng ra. Phần lỏng ở đỏy thỏp 8,10,6 được gom lại cho trao đổi nhiệt tại thiết bị trao đổi nhiệt 4b sau đú được dẫn vào thỏp tỏch etan 11.

Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp nhiều bậc với chu trỡnh làm lạnh ngoài so với sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp 1 bậc cú ưu và nhược điểm sau:

+ Ưu điểm: - Lượng C1, C2 bị lụi cuốn trong pha lỏng giảm

- Lượng C3+ bị lụi cuốn trong khớ khụ giảm một cỏch đỏng kể.

- Chi phớ làm lạnh cho toàn bộ quỏ trỡnh giảm.

- Thời gian hoàn vốn nhanh hơn và vận hành dễ hơn so với làm lạnh 1 bậc. Ngoài ra, khả năng làm việc của mỏy múc trong quỏ trỡnh làm lạnh nhiều bậc an toàn hơn so với làm lạnh 1 bậc.

Dựa vào những ưu điểm trờn, người ta hay sử dụng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp nhiều bậc hơn là ngưng tụ 1 bậc.

* Cụng nghệ tỏch phõn đoạn khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh trong.

- Nguyờn lý:

Cú hai kiểu làm lạnh khớ bằng phương phỏp gión nở trong quỏ trỡnh chế biến khớ đú là:

+ Tua bin gión nở khớ hay cũn gọi là Turbo Expander. + Van gión nở

Van gión nở làm việc dựa vào quỏ trỡnh đẳng entanpy. Cụng sinh ra trong quỏ trỡnh được chuyển thành nhiệt. Theo Joule Thomson khi giảm ỏp sẽ dẫn đến nhiệt độ của dũng khớ cũng giảm theo. Khi nhiệt độ giảm đến giỏ trị thớch hợp nào đú thỡ khớ bắt đầu ngưng tụ và được đem đi chế biến tiếp.

1.6.8.10 - Thiết bị tỏch; 2.15 - Mỏy nộn; 5.7.9.12 - Thiết bị bốc hơi propan; 13 - Bỡnh hồi lưu; 14 - Thiết bị gia nhiệt; 11 - Thỏp tỏch etan; 3 - Thiết bị làm lạnh bằng khụng khớ; 4a.4b - Thiết bị trao đổi nhiệt bị gia nhiệt; 11 - Thỏp tỏch etan; 3 - Thiết bị làm lạnh bằng khụng khớ; 4a.4b - Thiết bị trao đổi nhiệt

Condensate (C3+) 4b 4a 5 7 8 9 10 11 12

Hỡnh 3.8: Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp 3 bậc

Khớ khụ C2- 13 14 1 3 6 2 15 Khớ nguyờn liệu

Turbo Expander là mỏy gión nở khớ hoạt động dựa vào quỏ trỡnh gión nở đẳng entropy. Turbo Expander gồm hai phần: bộ phận gión và bộ phận nộn được nối đồng trục với nhau. Khớ vào bộ phận gión sẽ giảm ỏp suất kộo theo việc giảm nhiệt độ. Sự thay đổi nhiệt độ của dũng khớ sẽ sinh ra cụng. Theo nguyờn lý II của nhiệt động học thỡ cụng cú thể biến hoàn toàn thành nhiệt nhưng nhiệt khụng thể biến hoàn toàn thành cụng nờn cụng sinh ra do việc giảm nhiệt độ ở trờn chỉ thu được một phần. Phần cụng này sẽ được tận dụng để truyền cho bộ phận nộn.

- Một số sơ đồ cụng nghệ chế biến khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh trong.

Hỡnh 3.9 trỡnh bày sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh

trong bằng Turbo Expander. Với khả năng thu hồi C3+ đạt 85%.

Nếu sử dụng cụng nghệ này thỡ sẽ thu được 99,5% lượng propan và chi phớ sản xuất thấp hơn 20% so với quỏ trỡnh chế biến thụng thường.

Cụng nghệ tỏch phõn đoạn khớ bằng hiệu ứng gión nở làm lạnh khớ cú những ưu và nhược điểm sau:

Khớ nguyờn liệu C3+ C1 V1 2 T1 K1 E1 P1 Hỡnh 3.9: Sơ đồ cụng nghệ tỏch C3+ sử dụng hiệu ứng dón nở làm lạnh khớ

E1 - Thiết bị trao đổi nhiệt; V1 - Bỡnh tỏch; C1 - Thiết bị làm sạch; C2 - Thiết bị tỏch etan; P1 - Bơm; T1.K1 - Turbo Expander. etan; P1 - Bơm; T1.K1 - Turbo Expander.

+ Ưu điểm: Cú khả năng tự động hoàn toàn, cú thể xõy dựng sơ đồ chế biến khớ thớch hợp cho những mỏ khớ khỏc nhau, điều đú đảm bảo khả năng xõy dựng nhanh chúng hệ thống thiết bị do việc giảm nhẹ khối lượng cụng việc xõy lắp trực tiếp hệ thống thiết bị.

+ Nhược điểm: Thiết bị Turbo Expander rất đắt nờn chi phớ xõy dựng ban đầu thường cao.

* Cụng nghệ chế biến khớ bằng phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh tổ hợp (kết hợp giữa làm lạnh trong và làm lạnh ngoài).

Hỡnh 3.10 là sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh tổ hợp.

Ưu điểm và nhược điểm của phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh tổ hợp:

+ Ưu điểm: Tận dụng được cỏc ưu điểm của phương phỏp ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh trong và ngoài đó trỡnh bày trờn.

KNL

C3+

Khí khô

Hỡnh 3.10: Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trỡnh làm lạnh tổ hợp

1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 15

1.3 - Thiết bị làm lạnh bằng khụng khớ; 2 - Mỏy nộn; 5.8 - Thiết bị bốc hơi propan; 4.6.7.9 - Thiết bị trao đổi nhiệt; 10 - Bộ tiết lưu; 11 - Thỏp tỏch nhiệt độ thấp; 12 - Thỏp tỏch etan; 13 - Thiết bị gia nhiệt; trao đổi nhiệt; 10 - Bộ tiết lưu; 11 - Thỏp tỏch nhiệt độ thấp; 12 - Thỏp tỏch etan; 13 - Thiết bị gia nhiệt;