Bản chất của quá trình loại bỏ nƣớc ra khỏi hydroccacbon là sử dụng công nghệ hấp phụ bằng vật liệu mao quản có kích thƣớc lớn hơn đƣờng kính của phân tử nƣớc, với đƣờng kính của phân tử nƣớc khoảng 2,75 Å thì dùng oxit nhôm hoặc zeolit có kích thƣớc lỗ mao quản 3 Å hoặc 4 Å có thể loại bỏ hoàn toàn nƣớc ra khỏi dòng khí ẩm. Quá trình hấp phụ loại bỏ nƣớc trên thế giới đƣợc sử dụng rộng rãi với qui mô công nghiệp, thiết bị khử nƣớc tại nhà máy xử lý khí Dinh Cố đƣợc cấu tạo bởi 6 lớp vật liệu nhƣ bảng 1.6.
Bảng 1.6. Cấu trúc bên trong thiết bị hấp phụ V-06A/B
STT Tên lớp Loại Kích thƣớc hạt
(inch)
Chiều cao lớp (mm)
1 Active bed support ABS 1/4 150
2 Actived Alumina F200 1/8 1500
3 Molecular sieve MS 4A 1/16 1340
4 Active bed support ABS 1/8 160
5 Active bed support ABS 1/4 160
6 Ceramic balls 3/4
Hình 1.12. Cấu tạo thiết bị hấp phụ V-06A/B
a. Quá trình tách nƣớc
Khí từ SC đầu tiên đƣợc đƣa qua máy nén để nâng áp suất lên 109 bar, sau đó qua thiết bị làm mát bằng không khí và tiếp theo đi đến thiết bị tách tinh nƣớc V-06A/B. Dòng khí ở 420C và áp suất 109 bar rồi đƣợc cho vào một trong hai thiết bị hấp phụ đặt song song (V- 06A/B), một thiết bị làm việc, thiết bị còn lại đƣợc giải hấp hoặc đang dự phòng. Dòng khí vào qua bộ phân phối, sau đó đi qua các tầng hấp phụ. Tầng hấp phụ đầu tiên là nhôm oxit hoạt tính để tách phần lớn nƣớc, tầng thứ hai là rây phân tử để tách triệt để nƣớc và hạ nhiệt độ điểm sƣơng theo yêu cầu Nhôm oxit hoạt tính đƣợc sử dụng vì:
Học viên: Dƣơng Khắc Hồng Trang 32 Lớp: Cao học KTL-HD 2014B
- Giá thành thấp.
- Ít bị hỏng và bảo vệ rây phân tử. - Tái sinh dễ dàng.
Các tầng hấp phụ này đƣợc đỡ trên lớp sứ hình cầu. Khí khô ra khỏi thiết bị hấp phụ theo bộ góp ở bên trong và đƣa đến thiết bị lọc (F-01A/B), một làm việc và một dự phòng, để tách bụi kéo theo từ thiết bị hấp phụ. Sự chênh lệch áp suất cho phép là 0,1 bar. Khi độ chênh áp cao thì hàm lƣợng bụi trên lƣới lọc vƣợt ngƣỡng cho phép làm giảm khả năng lọc của thiết bị, chính vì vậy cần đổi thiết bị lọc sang thiết bị dự phòng và làm vệ sinh thiết bị lọc còn lại.
b. Quá trình tái sinh
Chất hấp phụ sau một thời gian làm việc sẽ bão hòa nƣớc, hoạt tính chất hấp phụ giảm đi, lúc này chất hấp phụ cần đƣợc tái sinh. Quá trình tái sinh chất hấp phụ gồm có các giai đoạn sau:
b1. Chuyển thiết bị hấp phụ
Thiết bị hấp phụ đã đƣợc tái sinh, đang ở dự phòng đƣợc đƣa vào hoạt động song song với thiết bị đang hoạt động. Trong thời gian ngắn cả hai đƣợc hoạt động song song để:
-Tối thiểu sự thay đổi thành phần khí.
-Tối thiểu sự lôi cuốn của các hydrocacbon lỏng mà nó tích đọng ở đầu vào đƣờng ống làm việc trong quá trình tăng áp.
-Tránh làm gián đoạn dòng khí.
b2. Giảm áp
Thiết bị hấp phụ đƣợc giảm áp, sau khi cô lập cả dòng khí vào và ra, từ 109 bar giảm xuống đến áp suất khí tái sinh là 35 bar. Tốc độ giảm áp đƣợc giới hạn bởi một lỗ tiết lƣu và có thể điều khiển bằng van điều khiển bằng tay với thời gian tối đa cho quá trình giảm áp là 30 phút. Quá trình này đƣợc kiểm tra nhờ việc tính toán kích thƣớc lỗ, bằng cách dùng thiết bị đo áp suất trƣớc và sau lỗ. Trong quá trình giảm áp
thì kèm theo quá trình giảm nhiệt độ (nhiệt độ tối thiểu -80C) và xảy ra sự ngƣng tụ khí, kết quả là ngƣng tụ thêm 20% khối lƣợng hydrocacbon lỏng. Ngoài ra sẽ có một lƣợng nhỏ lỏng ngƣng tụ trong tháp hấp phụ ( < 1 % khối lƣợng ). Để ngăn chặn quá trình tích tụ của các hydrocacbon lỏng trong đƣờng ống tái sinh thì một dòng khí tái sinh bypass sẽ đƣợc hình thành trƣớc khi giảm áp.
b3. Đốt nóng
Nƣớc đƣợc tách khỏi chất hấp phụ nhờ đun nóng bởi dòng khí khô tái sinh sau khi đã đƣợc gia nhiệt. Dòng khí tái sinh là dòng ngƣợc để hấp phụ, quá trình đốt nóng đƣợc giám sát bởi ba thiết bị chỉ thị nhiệt độ trên các tầng hấp phụ và nhiệt độ đầu ra của khí tái sinh. Dòng khí tái sinh nóng có chứa nƣớc đƣợc làm lạnh bởi thiết bị làm lạnh bằng không khí.
b4. Làm lạnh
Tầng hấp phụ đƣợc làm lạnh với cùng dòng khí tái sinh giống nhƣ trong quá trình đốt nóng nhƣng không qua thiết bị đốt nóng. Tầng hấp phụ sẽ đƣợc làm lạnh đến nhiệt độ 250C hoặc chênh lệch 50C so với nhiệt độ của khí nhập liệu. Giống nhƣ quá trình đốt nóng, quá trình làm lạnh cũng đƣợc giám sát bởi 3 chỉ thị nhiệt độ và một thiết bị hiển thị nhiệt độ dòng ra.
b5. Quá trình tăng áp
Tháp hấp phụ đƣợc tăng áp bởi dòng khí khô sản phẩm đến áp suất 109 bar. Tốc độ của quá trình này đƣợc giới hạn bởi một lỗ tiết lƣu và đƣợc điều khiển bằng van điều khiển bằng tay để đạt đƣợc thời gian tăng áp không quá 30 phút. Giống nhƣ quá trình giảm áp, quá trình tăng áp sẽ có sự ngƣng tụ ngƣợc. Hydrocacbon lỏng sẽ tích tụ trong đƣờng ống làm việc đầu vào. Tốc độ tăng áp trung bình hơi lớn hơn so với sự giảm áp. Điều này đƣợc kiểm tra bởi việc tính toán kích thƣớc của lỗ, bằng cách dùng thiết bị đo áp suất cục bộ trƣớc và sau lỗ.
b6. Dự phòng
Tháp hấp phụ sẽ đƣợc duy trì áp suất ở áp suất của khí xử lý 109 bar để sẵn sàng đƣa vào hoạt động khi thiết bị hoạt động chính có sự cố cần dừng để bảo dƣỡng hoặc tái sinh.
Học viên: Dƣơng Khắc Hồng Trang 34 Lớp: Cao học KTL-HD 2014B
Hình 1.13. Nguyên lý làm việc bộ thiết bị tách nước V-06 A\B