Download miễn phí Đề tài Thiết kế công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp chế biến khí đồng hành
Khí tự nhiên (KTN) và khí đồng hành (KĐH) là những tài nguyên rất có gía trị để sản xuất nhiên liệu và nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu. Các sản phẩm chính của quá trình chế biến các khí đó là: xăng, khí hoá lỏng , và các khí khô, các hydricacbon: propan, izo-bun, n-butan, pentan. Chế biến KTN và KĐH được thực thiện ở các nhà máy đặt ngay tại xí nghiệp khai thác, chế biến KTN và KĐH.
Khí sau khi khai thác ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon parafin còn chứa các tạp chất như: bụi, hơi nước, khí trơ, CO2, H2S và các hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh. Tước khi đưa vào chế biến, khí cần qua công đoạn chuẩn bị, tại đó tiến hành loại bỏ các tạp chất kể trên bằng quá trình tách bụi, tách hơi nước và khí axít.
Có rất nhiều các phương pháp loại bỏ cơ học như:
- Làm sạch khí bằng phương pháp lắng.
- Làm sạch khí bằng phương pháp ướt.
- Làm sạch khí bằng phương pháp lọc.
- Làm sạch khí bằng phương pháp điện trường.
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ợng tương tự củng xảy ra trong vùng AMK và KMA khi đun nóng và làm lạnh hỗn hợp. Thật vậy, nếu điểm K nằm giữa hai điểm M và N thì trong quá trình đun nóng hỗn hợp với áp suất không đổi từ điểm o đến điểm s, lúc đầu hỗn hợp ở pha lỏng, sau đó tại điểm p bắt đầu sôi, tức là bắt đầu xuất hiện pha hơi; còn tại điểm r bắt đầu chuyễn sang pha lỏng mặc dù nhiệt độ vẩn tăng. Như vậy trong khoảng op sẽ tồn tại pha lỏng, còn trong khoảng pr tồn tại hệ 2 pha, trong khoảng (rs) chỉ tồn tại pha lỏng. Hiện tượng này cũng được gọi là ngưng tụ ngược. Tuy nhiên hiện tượng đó chỉ xảy ra trong quá trình đun nóng đẳng áp tại các vùng trên khi điểm K nằm giữa điễm M và N.
Nếu thực hiện quá trình làm lạnh đẳng áp ngược lại thì trong vùng AMK giữa hai điểm r và p sẽ xảy ra quá trình bay hơi mặc dù giảm nhiệt độ ( bay hơi ngược). Nếu điểm K nằm bên trái điểm M và N thì khi gia nhiệt đẳng áp theo o1, p1, r1, s1 sẽ xảy ra quá trình ngưng tụ ngược trong vùng KMA, còn khi làm lạnh đẳng áp (quá trình ngược lại) tại điểm p1 bắt đầu quá trình bay hơi ngược (khi giảm nhiệt độ).
ở đây ta chỉ xét quá trình ngưng tụ khí đồng hành và khí tự nhiên ngoại vùng tới hạn và các thông số tới hạn.
Như dã biết các cấu tử của KĐH và KTN ( mêtan, etan…) có các nhiệt độ ngưng tụ khác nhau, do đó quá trình lam lạnh xảy ra như sau:
Khi giảm nhiệt độ của hỗn hợp thì sẽ đến lúc một cấu tử nào đó sẽ ngưng tụ. Tất nhiên cấu tử ngưng tụ đầu tiên sẽ là cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ( tương ứng với áp suất riêng phần của hỗn hợp) lớn nhất. Nếu như các cấu tử được phân bố đều trong hỗn hợp ban đầu, thì các cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ lớn nhất sẽ ngưng tụ đầu tiên. Khí hydrocacbon có đặc điểm là chúng hoà tan trong hydrocacbon lỏng. Do đó chuyển sang pha lỏng không những chỉ có các cấu tử có thể ngưng tụ tại giá trị nhiệt độ và áp suất riêng phần đó mà các cấu tử khác có nhiệt độ tới hạn thấp hơn cả nhiệt độ của hỗn hợp tại thời điểm đó.
Sự hoà tan khí vào chất lỏng hay ngưng tụ luôn kèm theo sự toả nhiệt. Lượng nhiệt khi toả ra củng xấp xỉ khi ngưng tụ về trị số. Khi giảm nhiệt độ sẽ tăng lượng chất lỏng được tạo thành, đồng thời cũng làm thay đổi thành phần pha lỏng, chất lỏng giàu các cấu tử dể bay hơi. Đồng thời cả pha khí cũng giàu các cấu tử dể bay hơi ( khi ngưng tụ các cấu tử nặng). Khi tiếp tục làm lạnh hỗn hợp quá trình này vẫn tiếp tục xảy ra cho đến khi ngưng tụ hoàn toàn pha khí.
Trong quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp (NNT) quá trình làm lạnh khí chỉ diễn ra tới khi đạt được mức độ ngưng tụ định trước của pha hơi( trong hỗn hợp ban đầu) và được xác định bằng mức độ tách cần thiết các cấu tử chủ yếu ra khỏi hỗn hợp, điều này đạt được nhờ nhiệt độ làm lạnh cuối cùng hoàn toàn xác định ( phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp và áp suất trong hệ). Nhiệt độ này tạo được bằng cách cung cấp cho quá trình một lượng tính trước (nhiệt lạnh cần thiết).
Cùng một mức độ ngưng tụ ( của hỗn hợp khí ban đầu) có thể đạt được bằng những giá trị nhiệt độ và áp suất khác nhau. Khi tăng áp suất trong hệ, tức là tăng áp suất riêng phần của từng cấu tử, mức độ ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi sẽ tăng lên và xảy ra quá trình tương tự như làm lạnh đẳng áp. Khi tăng áp suất độ chọn lựa trong quá trình ngưng tụ sẽ giảm. Cường độ thay đổi nhiệt độ không tỷ lệ thuận với sự thay đổi áp suất và nhiệt độ. Trong khoảng giá trị nhỏ mức độ ngưng tụ sẽ thay đổi rất nhanh khi thay đổi giá trị áp suất. Khi tiếp tuc tăng áp suất cường độ ngưng tụ sẽ giảm. Điều đó cũng sảy ra với sự thay đổi nhiệt độ mức độ ngưng tụ sẽ tăng khi giảm nhiệt độ nhưng tới một giá trị nhất định nào đó của nhiệt độ ( phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp ban đầu) khi tiếp tục giảm nhiệt độ thì quá trình ngưng tụ sẽ giảm lại.
Mức độ ngưng tụ các hydrocacbon sẽ tăng khi áp suất tăng ở nhiệt độ không đổi hay khi giảm nhiệt độ ở áp suất không đổi. Tuy nhiên quá trình ngưng tụ của hai trường hợp sẽ xảy ra khác nhau. Khi áp suất và giử nhiệt độ không đổi mức độ ngưng tụ sẽ tăng lên, nhưng sự ngưng tụ các cấu tử hydrocacbon sẽ kém đi, trong pha lỏng cùng với các cấu tử nặng sẽ có một lượng đáng kể các cấu tử nhẹ hoà tan. Ngược lại khi giảm nhiệt độ và giử nguyên áp suất mức độ ngưng tụ tăng lên cùng với sự phân tách các cấu tử hydrocacbon nặng và nhẹ tốt hơn. Khi tăng đồng thời chuyển sang pha lỏng của tất cả các cấu tử thì các cấu tử nặng cũng chuyễn sang pha lỏng nhanh hơn.
IV.CáC PHƯƠNG PHáP CHế BIếN KHí.
Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp ( NNT ).
Phương pháp ngưng tụ khí ở nhiệt độ thấp -250C ữ -350C, áp suất cao 3,0 ữ 4,0 Mpa, ngày nay người ta có thể sử dụng tới P = 10MPa, được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh tế để chế biến KTN và KĐH.
KĐH từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí, sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí. Khí sau khi được sấy đưa qua trao đổi nhiệt làm nguội và đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó khí nén được làm lạnh tới nhiệt độ cần thiết, sau đó đưa sang bộ phận tách khí, ở đó một phần hydrocacbon đã ngưng tụ tách ra.
Phần ngưng tụ ( gọi là condensat ) của bậc nén khí và làm lạnh KĐH, được bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan, tại đó phân đoạn chứa metan và etan được tách ra. Sau đó benzin là phần ngưng tụ đã được tách metan và etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào thùng chứa từ đó nó được đưa đi chế biến tiếp.
Phương pháp NNT để tách gasoile từ KĐH là rất tốn kém, để làm lạnh cần có thiết bị làm lạnh phức tạp. Tuy nhiên sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, hiệu quả tách gasoile khỏi KĐH khá cao và triệt để nên những năm gần đây phương pháp này được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp chế biến khí.
2.Chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ nhiệt độ thấp (HNT ).
Trong nhà máy chế biến khí quá trình hấp thụ và quá trình nhả hấp thụ được tiến hành trong các phương pháp hấp thụ và chưng cất loại đĩa hay đệm. Thông thường hai thiết bị trên kết hợp với nhau thành chu trình kín, dung môi sau khi hấp thụ khí ( tại tháp hấp thụ ) sẽ đi qua tháp chưng cất, tại đây sẽ xảy ra quá trình nhả hấp thụ phần khí được thu ở đỉnh tháp được đem đi chế biến hay sử dụng, phần dung môi tái sinh thu hồi ở đỉnh tháp được đưa ngược lại tháp hấp thụ khí ( trong các nhà máy chế biến khí dung môi hấp thụ thường được sử dụng là phân đoạn xăng , dầu hoả hay hỗn hợp của hai loại trên.
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý
3. Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp ( CNT )
Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp ( CNT ) thực hiện quá trình tách các cấu tử định trước hiệu quả hơn sơ đồ HNT và thiết bị chế tạo cũng đơn giản hơn. Khác về mặt nguyên lý giữa sơ đồ CNT và NNT là NNT luôn tồn tại các chu trình làm lạnh phức tạp, khí càng khô cần làm lạnh càng sâu, ở các tháp tách pha thường làm lạnh đến -900C. Còn t...
Nếu thực hiện quá trình làm lạnh đẳng áp ngược lại thì trong vùng AMK giữa hai điểm r và p sẽ xảy ra quá trình bay hơi mặc dù giảm nhiệt độ ( bay hơi ngược). Nếu điểm K nằm bên trái điểm M và N thì khi gia nhiệt đẳng áp theo o1, p1, r1, s1 sẽ xảy ra quá trình ngưng tụ ngược trong vùng KMA, còn khi làm lạnh đẳng áp (quá trình ngược lại) tại điểm p1 bắt đầu quá trình bay hơi ngược (khi giảm nhiệt độ).
ở đây ta chỉ xét quá trình ngưng tụ khí đồng hành và khí tự nhiên ngoại vùng tới hạn và các thông số tới hạn.
Như dã biết các cấu tử của KĐH và KTN ( mêtan, etan…) có các nhiệt độ ngưng tụ khác nhau, do đó quá trình lam lạnh xảy ra như sau:
Khi giảm nhiệt độ của hỗn hợp thì sẽ đến lúc một cấu tử nào đó sẽ ngưng tụ. Tất nhiên cấu tử ngưng tụ đầu tiên sẽ là cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ( tương ứng với áp suất riêng phần của hỗn hợp) lớn nhất. Nếu như các cấu tử được phân bố đều trong hỗn hợp ban đầu, thì các cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ lớn nhất sẽ ngưng tụ đầu tiên. Khí hydrocacbon có đặc điểm là chúng hoà tan trong hydrocacbon lỏng. Do đó chuyển sang pha lỏng không những chỉ có các cấu tử có thể ngưng tụ tại giá trị nhiệt độ và áp suất riêng phần đó mà các cấu tử khác có nhiệt độ tới hạn thấp hơn cả nhiệt độ của hỗn hợp tại thời điểm đó.
Sự hoà tan khí vào chất lỏng hay ngưng tụ luôn kèm theo sự toả nhiệt. Lượng nhiệt khi toả ra củng xấp xỉ khi ngưng tụ về trị số. Khi giảm nhiệt độ sẽ tăng lượng chất lỏng được tạo thành, đồng thời cũng làm thay đổi thành phần pha lỏng, chất lỏng giàu các cấu tử dể bay hơi. Đồng thời cả pha khí cũng giàu các cấu tử dể bay hơi ( khi ngưng tụ các cấu tử nặng). Khi tiếp tục làm lạnh hỗn hợp quá trình này vẫn tiếp tục xảy ra cho đến khi ngưng tụ hoàn toàn pha khí.
Trong quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp (NNT) quá trình làm lạnh khí chỉ diễn ra tới khi đạt được mức độ ngưng tụ định trước của pha hơi( trong hỗn hợp ban đầu) và được xác định bằng mức độ tách cần thiết các cấu tử chủ yếu ra khỏi hỗn hợp, điều này đạt được nhờ nhiệt độ làm lạnh cuối cùng hoàn toàn xác định ( phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp và áp suất trong hệ). Nhiệt độ này tạo được bằng cách cung cấp cho quá trình một lượng tính trước (nhiệt lạnh cần thiết).
Cùng một mức độ ngưng tụ ( của hỗn hợp khí ban đầu) có thể đạt được bằng những giá trị nhiệt độ và áp suất khác nhau. Khi tăng áp suất trong hệ, tức là tăng áp suất riêng phần của từng cấu tử, mức độ ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi sẽ tăng lên và xảy ra quá trình tương tự như làm lạnh đẳng áp. Khi tăng áp suất độ chọn lựa trong quá trình ngưng tụ sẽ giảm. Cường độ thay đổi nhiệt độ không tỷ lệ thuận với sự thay đổi áp suất và nhiệt độ. Trong khoảng giá trị nhỏ mức độ ngưng tụ sẽ thay đổi rất nhanh khi thay đổi giá trị áp suất. Khi tiếp tuc tăng áp suất cường độ ngưng tụ sẽ giảm. Điều đó cũng sảy ra với sự thay đổi nhiệt độ mức độ ngưng tụ sẽ tăng khi giảm nhiệt độ nhưng tới một giá trị nhất định nào đó của nhiệt độ ( phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp ban đầu) khi tiếp tục giảm nhiệt độ thì quá trình ngưng tụ sẽ giảm lại.
Mức độ ngưng tụ các hydrocacbon sẽ tăng khi áp suất tăng ở nhiệt độ không đổi hay khi giảm nhiệt độ ở áp suất không đổi. Tuy nhiên quá trình ngưng tụ của hai trường hợp sẽ xảy ra khác nhau. Khi áp suất và giử nhiệt độ không đổi mức độ ngưng tụ sẽ tăng lên, nhưng sự ngưng tụ các cấu tử hydrocacbon sẽ kém đi, trong pha lỏng cùng với các cấu tử nặng sẽ có một lượng đáng kể các cấu tử nhẹ hoà tan. Ngược lại khi giảm nhiệt độ và giử nguyên áp suất mức độ ngưng tụ tăng lên cùng với sự phân tách các cấu tử hydrocacbon nặng và nhẹ tốt hơn. Khi tăng đồng thời chuyển sang pha lỏng của tất cả các cấu tử thì các cấu tử nặng cũng chuyễn sang pha lỏng nhanh hơn.
IV.CáC PHƯƠNG PHáP CHế BIếN KHí.
Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp ( NNT ).
Phương pháp ngưng tụ khí ở nhiệt độ thấp -250C ữ -350C, áp suất cao 3,0 ữ 4,0 Mpa, ngày nay người ta có thể sử dụng tới P = 10MPa, được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh tế để chế biến KTN và KĐH.
KĐH từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí, sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí. Khí sau khi được sấy đưa qua trao đổi nhiệt làm nguội và đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó khí nén được làm lạnh tới nhiệt độ cần thiết, sau đó đưa sang bộ phận tách khí, ở đó một phần hydrocacbon đã ngưng tụ tách ra.
Phần ngưng tụ ( gọi là condensat ) của bậc nén khí và làm lạnh KĐH, được bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan, tại đó phân đoạn chứa metan và etan được tách ra. Sau đó benzin là phần ngưng tụ đã được tách metan và etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào thùng chứa từ đó nó được đưa đi chế biến tiếp.
Phương pháp NNT để tách gasoile từ KĐH là rất tốn kém, để làm lạnh cần có thiết bị làm lạnh phức tạp. Tuy nhiên sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, hiệu quả tách gasoile khỏi KĐH khá cao và triệt để nên những năm gần đây phương pháp này được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp chế biến khí.
2.Chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ nhiệt độ thấp (HNT ).
Trong nhà máy chế biến khí quá trình hấp thụ và quá trình nhả hấp thụ được tiến hành trong các phương pháp hấp thụ và chưng cất loại đĩa hay đệm. Thông thường hai thiết bị trên kết hợp với nhau thành chu trình kín, dung môi sau khi hấp thụ khí ( tại tháp hấp thụ ) sẽ đi qua tháp chưng cất, tại đây sẽ xảy ra quá trình nhả hấp thụ phần khí được thu ở đỉnh tháp được đem đi chế biến hay sử dụng, phần dung môi tái sinh thu hồi ở đỉnh tháp được đưa ngược lại tháp hấp thụ khí ( trong các nhà máy chế biến khí dung môi hấp thụ thường được sử dụng là phân đoạn xăng , dầu hoả hay hỗn hợp của hai loại trên.
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý
3. Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp ( CNT )
Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp ( CNT ) thực hiện quá trình tách các cấu tử định trước hiệu quả hơn sơ đồ HNT và thiết bị chế tạo cũng đơn giản hơn. Khác về mặt nguyên lý giữa sơ đồ CNT và NNT là NNT luôn tồn tại các chu trình làm lạnh phức tạp, khí càng khô cần làm lạnh càng sâu, ở các tháp tách pha thường làm lạnh đến -900C. Còn t...