Công nghệ chế biến khí CHƯƠNG 6 CHẾ BIẾN CONDENSAT

Condensate - Condensate là sản phẩm lỏng bị lôi cuốn theo khí đồng hành hay khí thiên nhiên trong quá trình khai thác dầu khí, được ngưng tụ và thu hồi sau khi qua... Đường đẳng nhiệt ng

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

TS Nguyễn Mạnh Huấn

Condensate

- Condensate là sản phẩm lỏng bị lôi cuốn theo khí

đồng hành hay khí thiên nhiên trong quá trình khai

thác dầu khí, được ngưng tụ và thu hồi sau khi qua

Những nguồn Condensate tại Việt Nam

- Condensate Bạch Hổ là sản phẩm lỏng của nhà máy xử lý khí Dinh Cố thuộc PVGas, được dẫn bằng đường ống đến kho cảng Thị Vải Tại đây Condensate được chứa trong hai bồn, mỗi bồn có dung tích 6500 m 3

- Toàn bộ Condensate Bạch Hổ hiện nay đang được bán cho Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PV Oil) để sản xuất xăng A92, A83 theo một hợp đồng hợp tác liên doanh PVGAS tham gia góp vốn vào liên doanh bằng toàn bộ sản lượng Condensate Bạch Hổ.

- Condensate của Lô 06.1 và 11.2 sau khi được xử lý lại và tách tại trạm xử lý khí Dinh Cố thuộc NCSP cũng sẽ được vận chuyển xuống kho cảng Thị Vải và chứa tại hai bồn, mỗi bồn có dung tích 16500 m 3 Condensate này được xuất bán cho các khách hàng trong và ngoài nước qua cầu cảng của PVGAS.

- Thuộc tính của các loại Condensate cũng khác nhau , Condensate Bạch Hổ tương đối nhẹ hơn so với Condensate NCS nên được phối trộn trực tiếp với Reformat và phụ gia để chế biến xăng A83 Condensate Nam Côn Sơn tương đối nặng hơn nên phải trải qua quá trình chế biến để thu được phân đoạn naptha và các sản phẩm khác như white spirit, DO, FO…

Ứng dụng

xăng, dung môi pha sơn, dung môi trong công

nghiệp, DO, FO

- Các nhà máy chế biến Condensate tại Việt Nam:

Công ty Chế biến Kinh doanh các Sản phẩm Dầu

mỏ (PDC)

Hình VI.1 Sơ đồ chung xử lý condensat

I Đường đẳng nhiệt ngưng tụ khí thiên

nhiên và khí dầu

Các H/C lỏng ⇒ nhận xăng khí, khí hóa

lỏng và các hóa chất khác ⇒ thu hồi được

càng nhiều càng tốt ⇒ xác định điều kiện

ngưng tụ.

Các mỏ khí condensat:

-Sâu > 1500 m, hỗn hợp H/C ở trạng

thái một hoặc hai pha,

-P, T cao

-Thừa số condensat lớn

-Lên đến miệng giếng chứa lượng

-Áp suất mgưng tụ cực đại (P max = 5,4 ÷ 8,34 MPa)

-T giảm lượng condensat tăng

-Trong thiết bị phân riêng: condensat được cố định hóa bằng cách giảm dần áp suất

-Giảm đột ngột áp suất: từ tháp phân riêng được đưa ngay vào bể chứa P thường ⇒ lượïng condensat ổn định thấp hơn nhiều

Do: giảm đột ngột P, từ tháp phân riêng các H/C nhẹ (C2,C3,C4) chảy mạnh ra, cuốn theo lượng lớn hydrocarbon nặng (C5)

-Thu hồi condensat ở P ≠ P max (P 1 ) ⇒ trong ống dẫn khí tạo condensat khi hạ P ⇒ giảm công suất, tắc ống ⇒ ngưng tụ ở P max và T < T ống dẫn

-Nếu không được tuân thủ ⇒ đặt buồng ngắt dòng để loại hết condensat ngưng lại trong ống dẫn.

Hình VI.3 Buồng ngắt quãng dòng

II Một số sơ đồ công nghệ thu hồi

condensat

II.1 Phương pháp ngưng tụ

Sử dụng nhiệt lạnh nhận được nhờ tiết

lưu trong ống lồng để làm khô khí và thu

hồi condensat

Giai đoạn đầu chế biến mỏ khí có áp

suất cao (49,1MPa) ⇒ tháp tách nhiệt độ

thấp (TTNĐT), trong đó khí giảm áp

trong ống lồng ⇒ nhiệt độ âm Giảm áp

khí đi 100 kg/cm2 ⇒ T giảm 30 o ⇒ tạo

lượng nước và condensat H/C

Hình VI.5 Sơ đồ nguyên tắc làm khô khí bằng nhiệt lạnh với chất ức chế tạo hydrat 1- Ống phối; 2- tháp tách xoáy dòng thẳng; 3- máy lạnh ( trao đổi nhiệt); 4- ống lồng; 5- tháp nhiệt độ thấp với sàng; 6- van ba thông; 7- ống dẫn khí; 8- màng đo; 9- ống thu hồi; 10- bể lắng; 11- máy bơm phối liệu.

I- Khí nguyên liệu; II- khí có t=+30 o C, p=196 MN/m 2 ; III- khí có t=+20 o C, p=196 MN/m 2 ; IV- khí khô có t=-25 o C, p=58,8 MN/m 2 ; V- khí khô có t=-15 o C, p=58,8 MN/m 2 ;VI-

Tháp tách NĐT loại II (sử

dụng DEG ⇒ không tạo

hydrat trước ống lồng)

+ Khí từ giếng khoan ⇒ tháp tách xoáy

2 (chất lỏng tách ra) ⇒ máy lạnh 3 làm

lạnh nhờ khí lạnh P thấp từ tháp tách

5), thêm DEG loãng vào khí trước khi

vào máy lạnh ⇒ Khí + DEG tiết lưu

trong ống lồng 4 ⇒ tháp tách nhiệt độ

thấp 5

+ Khí lạnh, khô, áp suất thấp (5,9 MPa)

⇒ van ba thông ⇒ trao đổi nhiệt 3 ⇒

ống dẫn khí 7 ⇒ ống thu hồi 9

+ Trên ống dẫn 7 lắp màng đo 8 để điều

chỉnh manomet.

+ Condensat từ tháp tách 5 tự vào thể

tích 10 (lắng nước + DEG và

condensat)

DEG hoàn nguyên trong tháp bay

hơi- giải hấp

Condensat H/C loại khí bằng giảm

áp suất 2- hoặc 3 bậc

+ Làm lạnh và tách condensat cũng có

thể thực hiện nhờ sử dụng nhiệt lạnh

trong các thiết bị làm lạnh.

Làm khô và tách condesat từù khí thiên nhiên trong thiết bị hấp phụ

T hấp phu ï = +5 đến +40 o C ⇒ loại nước và tách condensat hoàn toàn ⇒ không tạo hydrat hoặc tích lũy condensat ở -50 o C

Khả năng hấp phụ:

- Hoạt độ tĩnh: trạng thái bão hòa hoàn toàn ở T và P cho trước trong

điều kiện cân bằng (g/100g chất hấp phụ)

- Hoạt độ động: trạng thái đương thời trong điều kiện hiện tại của thiết

bị

Trước tiên H/C lỏng (C5+) ⇒ C3, C4 được bão hòa dần ⇒ đến một

thời điểm không bị hấp thụ và bị cuốn đi ⇒ Để nhận được nhiều

condensat hơn ⇒ hấp phụ chu trình ngắn (HPCTN)

τ của chu trình HPCTN: 20-30 phút (chu trình dài: 8-12 h)

Điều kiện: làm việc liên tục của van ba thông tự động, độ khít cao

HPCTN bị hạn chế bởi quá trình giải hấp chậm H/C

Thiết bị HPCHN: chu trình hoàn nguyên kín hoặc hở

 Xét thiết bị chu trình hoàn nguyên kín (hình VI.7 ):

-Khí ⇒ tháp tách C1 (tách các giọt chất lỏng) ⇒ Khí chia thành 3 dòng: + dòng I (80%) ⇒ tháp hấp phụ A1( hơi nước, C3-C4, và (C5+) được lấy ra);

+ dòng II (10%) dùng cho giải hấp: ⇒ lò nung P (T=300-350 o C) ⇒ tháp hấp phụ A2ï : Khí nóng bão hòa hơi nước và H/C nặng ⇒ tháp ngưng tụ K ⇒ tháp tách C2 ( phân tách pha khí và lỏng)ï

Khí đã khô và loại xăn g từ C2 ⇒ ống chính II hoặc hấp phụ lại,

Nước thải ra kênh thải,

Condensa t ⇒ bể E1, E2, E3 (hạ dần P, condensat được ổn định)

Sau đó thiết bị tự động vặn khóa, đưa 80% khí vào tháp hấp phụ A3

Tháp A1 được hoàn nguyên Tháp A2 được làm lạnh bằng khí lạnh và v.v.

I- Khí nguyên liệu; II- khí khô loại xăng; III- khí ổn định; IV- condensat ổn định.

 Thiết bị HPCTN với chu trình hở là có thổi khí (nén khí) dùng để nung nóng khí giải hấp theo chu trình kín

 Hiệu quả của thiết bị HPCTN phụ thuộc vào :

1) Công suất: Tăng công suất làm giảm hiệu quả làm việc của thiết bị ; tăng thất thoát H/C nặng

2) Thời gian của chu trình và phân bố thời gian

3) Thành phần khí thiên nhiên ;

4) Chiều cao lớp hấp phụ: lớp hấp phụ càng cao thiết bị làm việc càng hiệu quả, nhưng chiều cao lớp hấp phụ > 5 m ⇒ tăng tổn áp (1,5 lần) ⇒

Chiều cao tối ưu: 3 ÷ 5 m

 Ứng dụng HPCTN : [C 5+] sau tháp tách C1 < 30 cm3/m3 khí,

Ưu điểm : diễn ra ở P ≠ Pmax

 Khuyết điểm : sử dụng các van có độ khít cao và đắt

Các van làm việc dưới P lớn và T cao ( 350oC)

⇒ hấp thụ dầu có hiệu quả cao nhất

 Khuyết điểm so với các thiết bị kể trên là : không làm khô khí ⇒ xây dựng HTD + thiết bị làm khô khí DEG và TEG.

Hình VI.7 Sơ đồ nguyên tắc thiết bị hấp thụ dầu.

1- Thu gom khí từ trạm nén; 2- - máy lạnh; 3- tháp hấp thụ; 4- bẫy giọt; 5- tháp phong hóa (deetan hóa ); 6,9- trao đổi nhiệt; 7- lò nung; 8- tháp giải hấp ( tháp bay hơi); 10,12 - máy lạnh; 11- tháp tách; 13,14,15- máy bơm; 16- thùng làm

-Khí đồng hành (đã tách bậc hai và ba), nén ⇒ máy làm lạnh 2 ⇒ tháp hấp thụ

-Trong tháp hấp thụ 3 :

+ khí vào ống dẫn chính

+ Chất hấp thụ "béo" bão hòa hơi H/C nặng ⇒ tháp phong hóa 5 (P 5 < P 3 metan và etan tách ra)

-Từ tháp 5: chất hấp thụ "béo" ⇒ trao đổi nhiệt 6 (nung nóng) ⇒ lò nung 7 (T= 250 o C) ⇒ giữa tháp giải hấp 8( T cao, P thấp)

Để đẩy mạnh quá trình giải hấp , đưa vào phần dưới tháp 8 khí từ tháp phong hóa nóng.

-Từ tháp giải hấp 8:

+ Từ đỉnh tháp hơi H/C nặng ⇒ máy lạnh 10 (ngưng tụ) ⇒ tháp tách 11,

⇒ Condensat ⇒ máy bơm 14 ⇒ tưới tháp giải hấp 8,

⇒ bể condesat 17

+ Đáy tháp : Chất hấp thụ nóng ⇒ trao đổi nhiệt 9 và 6 ⇒ máy lạnh 12 (T =20oC)

⇒ máy bơm 13 ⇒ tháp hấp thụ 3

- Chu trình làm lạnh chất hấp thụ nóng bằng nước tuần hoàn kín trong thùng làm lạnh 16 và máy bơm nén 15.

Chất hấp thụ : dầu nhờn nhẹ và kerosen M = 100-140

-Chất hấp thụ càng nhẹ, hiệu quả hấp thụ H/C nặng càng cao.

-Chi phí chất hấp thụ 0,5 ÷ 2,5 l/ m3 khí

- Khí với thừa số condensat cao ⇒ sử dụng chất hấp thụ là condensat ổn định và lạnh ⇒ quá trình không cần tuần hoàn ⇒ đơn giản hóa thiết bị, giảm chi phí điện năng cho quá trình tách ⇒ õ tăng năng suất condensat lên 50-60%

-T hấp phụ giảm đi (-5oC), P tăng ⇒ hấp phụ tăng.

2 giai đoạn tách condensat trong thiết bị HTD:

1) hấp thụ dầu;

2) phân đoạn khí : hai phương án:

1) tách lần lượt các nguyên tố nặng

2) tách phân đoạn H/C, sau đó phân riêng lần lượt thành các nguyên tố

Phương án hai kinh tế hơn và nhận được phân đoạn C3, C4 và hexan sạch hơn

Ở Mỹ HTD chiếm 95% tổng khối lượng khí chế biến

Canada là 80%.

II.4 Công nghệ chế biến condesat

Sơ đồ công nghệ ngưng tụ NĐT và ổn định condensat hình VI.9 :

Bộ phận chuẩn bị tổng hợp (CBTH)

-Khí từ giếng khoan ⇒ bộ phận CBTH ( VI.9a ) ⇒ n/m chế biến khí (cách nhau 30-60 km)

-Trong n/m CBTH: ngưng tụ nhiệt độ thấp + chất ức chế tạo hydrat ⇒ giảm độ ẩm (50-60%) ⇒ tránh ăn mòn

-Khí ( P =13,0-11,0 MPa và T = 5-16oC)⇒ tháp tách thứ nhất 2 ⇒ trao đổi nhiệt

3 (làm lạnh) ⇒ tiết lưu đến 6,8 MPa ⇒ tháp tách 5

-Khí từ tháp tách NĐT ( P = 6,8 MPa; t = -22 o C) ⇒

+ Khí: làm khô và làm sạch (bộ phận làm khô và làm sạch 6),

+ condensat

-Chất lỏng từ tháp tách 2 ⇒ tiết lưu ( P = P 5 ) ⇒ tháp tách ba pha 1

-Trong 1:

+ metanol bão hòa nước

+ Condensat + condensat từ (5) ⇒ ống dẫn condensat ⇒ n/m chế biến khí (chế biến thành condensat ổn định với áp suất hơi 64,5 kPa ở 38 o C, phân đoạn H/C và khí nhiên liệu ( phân đoạn metan-etan).

Sô ñoă oơn ñònh condensat (OÑC) cụa nhaø maùy cheâ bieân khí ( VI.9 b)

Condensat (P = 4,0 MPa) ⇒ beơ chöùa 7 ⇒ giạm P ⇒ trao ñoơi nhieôt 8 (taíng T) ⇒ beơ 9 (P = 1,4

MPa): khí taùch ra

Condensat ⇒ trao ñoơi nhieôt 10 (nung noùng ñeân 0 o C) ⇒ mađm 7 cụa thaùp oơn ñònh 11 (thaùp

debutan: 19 mađm, P = 0,75 MPa,

T tređn = 67 o C, T döôùi =167 o C)

Töø thaùp 11:

+ Khí oơn ñònh ⇒ thaùp haâp thú 17(laøm sách löu huyønh) ⇒ sô ñoă phađn chia phađn ñoán H/C( hình VI.9.c )

Sô ñoă phađn chia phađn ñoán H/C ( hình VI.9.c )

Thaùp haâp thú -bay hôi 18 : (taùch C3+)

+ Ñưnh: khí deetan ⇒ boô phaôn caâp khí

+ Ñaùy : chaẫt haâp thú baõo hoøa C3+ ⇒ thaùp 20

Thaùp giại haâp 20: bay hôi H/C bò haâp thú

+ Ñưnh: phađn ñoán H/C ⇒ beơ chöùa

+ Ñaùy: chaât haâp thú tuaăn hoaøn

Chaât haâp thú : condensat oơn ñònh

Thaùp HTBH : P = 0,6 MPa, T tređn = 59 o C, T khí = 82 o C.

C 3+

Hình VI.8 Sơ đồ nguyên tắc tách nhiệt độ thấp và ổn định khí condensat

a- Xí nghiệp chuẩn bị khí; b- thiết bị ổn định condensat; c- phân tách phân đoạn hydrocarbon.

1- Tháp tách ba pha; 2, 5 - tháp tách; 3, 8, 10, 19, 21 - trao đổi nhiệt; 4- van tiết lưu; 6- cụm làm khô và làm sạch khí; 7,9,16,21 - bể chứa; 11- tháp ổn định; 12- máy lạnh không khí; 13- tháp ngưng tụ; 14- máy bơm; 15- nồi sôi lại; 17- tháp hấp phụ; 18- tháp hấp thụ- hơi nước; 20- tháp giải hấp.

I - Khí từ giếng khoan; II- dung dịch metanol bão hòa; III- dung dịch metanol hoàn nguyên; III- khí sản phẩm; V- khí phong hóa; VI- chất tải nhiệt; VII- condensat ổn định; VIII- nước làm lạnh; IX- dung dịch amin hoàn nguyên; X- dung dịch amin bão hòa; XI- khí deetan; XII- phân đoạn H/C.

NTNÑT coù khạ naíng chuaơn bò toât khí cho vaôn tại ⇒ NTNÑT laøm lánh noôi vaø ngoái laø boô phaôn baĩt buoôc trong cúm cheâ bieẫn sô caâp khí chöùa condensat

Caùc giại phaùp cođng ngheô tieâp theo coù theơ khaùc nhau:

-Ñeơ taùch hoaøn toaøn sạn phaơm chính, nhaôn phađn ñoán H/C vaø xaíng oơn ñònh ⇒ söû dúng HTNÑT ;

-Coù theơ söû dúng deetan hoùa (demetan hoùa) vaø tieâp túc phađn chia condensat thaønh LPG vaø xaíng oơn ñònh, hoaịc H/C ñôn chaât vaø xaíng oơn ñònh trong caùc thaùp chöng caât.

Thieât bò oơn ñònh naỉm ngoaøi phán vi NTNÑT ⇒ vaôn chuyeơn condensat phöùc táp hôn (táo nuùt khí, phaù vôõ cheâ ñoô laøm vieôc bình thöôøng cụa oâng daên condensat)

Taùch khí töø condensat trong oâng daên ⇒ dao ñoông mánh P (~ 2 laăn) ⇒ laøm xaâu cheâ ñoô laøm vieôc cụa thieât bò

Thieât bò deetan hoùa condensat trong toơ hôïp vôùi NTNÑT ⇒ oâng daên condensat laøm vieôc bình thöôøng vaø taôn dúng khí deetan hoùa, thu hoăi toât nhieôt vaø nhieôt lánh.

Ñeơ giạm ñaău tö ⇒ tieân haønh cheâ bieân khí condensat tröïc tieâp tređn moû khai thaùc ñeơ nhaôn ñöôïc khí khođ deê vaôn chuyeơn vaø phađn ñoán H/C

Phađn ñoán H/C ñöôïc cheâ bieân trong caùc nhaø maùy khai thaùc khí vaø daău ; Condensat coù theơ khođng caăn oơn ñònh tröïc tieâp trong xí nghieôp khai thaùc

Khí thieđn nhieđn coù ñoô "gaăđy" cao hôn ⇒ khođng söû dúng thaùp CCNÑT.

Ñoâi vôùi cạ khí ñoăng vaø khí thieđn nhieđn, toât nhaât neđn cheâ bieân theo moôt sô ñoă hoaøn thieôn ⇒

1- Quá trình khử Nitơ và Hêli

- Quá trình tách Nitơ có thể thực hiện bằng phương pháp làm lạnh với các điều kiện phụ thuộc vào hướng sử dụng Nitơ sau này Hoặc có thể tách Nitơ bằng màng thẩm thấu hoặc sử dụng các chất hấp phụ

- Còn hàm lượng của Héli trong thành phần của khí thiên nhiên rất nhỏ Tuy nhiên, trong thực tế người ta thấy rằng nếu khí thiên nhiên chứa nhiều Nitơ thì cũng Thường chứa nhiều Héli

- Hiện nay, lượng Héli tiêu thụ trên thế giới chủ yếu được tách ra từ khí thiên nhiên, tập trung nhiều nhất là ở Mỹ Tùy theo hàm lượng Nitơ mà quá trình tách Héli có thể liên hợp hoặc không liên hợp với quá trình tách Nitơ

- Héli thu được phải được tinh chế để đạt được độ tinh khiết cao vào khoảng 99,995 %

2- Quá trình khử Thủy ngân

Có nhiều phương pháp để khử Thủy ngân :

- Khử Thủy ngân bằng than được hoạt hóa bởi lưu huỳnh

- Sử dụng dung dịch oxy hóa mạnh như Permanganate de potassium K2Cr2O7 để oxy hóa nguyên tố Thủy ngân ;

- Giữ Thủy ngân lại bằng một tầng ZnO

- Khử Thủy ngân bằng cách lắng dưới dạng sulfure Thủy

ngân trên một lớp bi nhôm Phương pháp này cho hiệu suất khử Thủy ngân rất cao, có thể đạt đến 99,98 % và đồng thời

- Trụ sở Công ty: 101 đường Lê Lợi, Phường 6, Thành phố Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.

- Điện thoại liên hệ: 064.250150; 064.250151; 064.833622; 064.591795; 064.837069; 064.839812;

- Fax : 064.838257

II Ngành nghề kinh doanh:

- Vận chuyển, tàng trữ, chế biến khí và sản phẩm khí

- Kinh doanh dịch vụ Cảng, kho bãi

- Quản lý, vận hành các công trình, dự án khí và liên quan đến khí

- Nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực tàng trữ,chế biến khí và sản phẩm khí

- Cung cấp dịch vụ đào tạo vận hành hệ thống công trình khí

- Nhập khẩu vật tư, thiết bị và phương tiện phục vụ cho công trình khí

- Các ngành nghề kinh doanh khác khi được Tổng công ty khí giao, tuân thủ các quy định

III CHỨC NĂNG - NHIỆM VỤ CỦA NHÀ MÁY:

- Tiếp nhận và xử lý nguồn khí đồng hành từ mỏ Bạch

Hổ, Rạng Đông và các mỏ khác trong bể Cửu Long.

- Phân phối sản phẩm khí khô đến các nhà máy điện,

đạm và các hộ tiêu thụ công nghiệp.

- Bơm sản phẩm LPG, condensate sau chế biến đến

cảng PV Gas Vũng Tàu để tàng chứa và xuất xuống tàu

nội địa.

- Xuất LPG cho các nhà phân phối nội địa bằng xe bồn (khi cần).