bài giảng công nghệ chế biến khí trong dầu khí

Các tạp chất hóa học trong khí:Các hợp chất chứa lưu huỳnh+ Hydrosulfua H2S+ Oxit lưu huỳnh cacbon – COS+ Mercaptan – RSH+ Lưu huỳnh cacbon – CS2+ Tiophen – C4H4S+ Sulfua và disulfua – RSR, RSSR Các khí trơ như: CO2, N2, He

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

KHOA HOÁ HỌC & CNTP

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

QUÁ TRÌNH LÀM NGỌT

KHÍ

I Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng

I Các tạp chất hóa học và ảnh hưởng của chúng

2 Ảnh hưởng của tạp chất hóa học

- Hầu hết chúng là chất độc

- Ăn mòn thiết bị

- Đầu độc xúc tác

- Làm giảm nhiệt đốt cháy của nhiên liệu

- Làm giảm hiệu quả sử dụng các đường ống dẫn khí

 Phương pháp dùng chất xúc tác: oxi hóa, khử

* Ngoài ra người ta còn sử dụng các phương pháp như: Vi sinh, màng lọc, quang hóa.

Yêu cầu chung của dung môi

 Dung môi có áp suất hơi bão hòa thấp tại nhiệt độ hấp thụ.

 Khả năng hấp thụ cao các khí axit từ khí trong khoảng rộng của áp suất riêng phần.

 Dung môi có độ nhớt thấp, hòa tan ít hiđrocabon.

 Khả năng an mòn thấp, bền với oxi hóa.

II 1 Hấp thụ hóa học

Các tính chất hóa lý cơ bản của alkanolamin

Sơ đồ công nghệ làm sạch khí bằng dd MEA

1,3,10-Thiết bị phân ly, 2-tháp hấp thụ; 4-bể chứa; 5,9-thiết bị làm lạnh; 6-thiết bị trao đổi nhiệt; 7-tháp giải hấp; 8-thiết bị gia nhiệt; 11-bơm; I-khí nguyên liệu; II-

khí sạch; III-khí axit

Sơ đồ công nghệ làm sạch khí bằng dd amin (2 dòng vào thiết bị hấp thụ)

Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin

 Nguyên nhân của sự tạo bọt:

- Do trong khí có các hydrocabon nặng, tạp chất cơ học, và chất ức chế

ăn mòn và các cặn trong thiết bị, sản phẩm ăn mòn, dầu máy.

- Khi vận tốc dòng hơi và amin lớn

Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin

Ảnh hưởng của sự tạo bọt

- Phá vỡ chế độ làm việc của thiết bị

- Làm ảnh hưởng chất lượng của khí sản phẩm

- Làm giảm năng suất của thiết bị

- Làm tăng mất mát amin

Sự tạo bọt trong quá trình sử dụng dd amin

*Dấu hiệu nhận biết sự tạo bọt

bị

trong thiết bị phân ly

Phương pháp hạn chế sự tạo bọt

- Làm sạch khí khỏi tạp chất cơ học

- Nhiệt độ dòng amin đi vào cao hơn

2-5 oC của khí đi ra khỏi tháp.

- Rửa định kỳ và làm sạch thiết bị

- Lọc amin

- Dùng chất chống tạo bọt

Làm ngọt khí bằng muối của kim loại kiềm

kim loại kiềm và hợp chất chứa lưu huỳnh (trừ RSH).

Một số tính chất của dung môi vật lý

Dung môi: Nước và metanol

Dung môi Glicol

Dung dịch DEG:

- Nhiệt độ : 35-40 0C

- Áp suất : 7-8 Mpa

Sơ đồ công nghệ làm sạch và sấy khí bằng DEG

• Khả năng hòa tan tốt H2S, CO2, COS, CS2, RSH và hydrocarbon.

• Có tác dụng ăn mòn yếu đối với thép carbon thường

• Bền hóa học, áp súât hơi bão hòa thấp

• Được áp dụng thuận lợi nhất khi khí có áp suất riêng phần tổng của khí chua > 0,4 MPa

• Hấp thụ ở nhiệt độ thấp: 0÷-60C

• Quá trình hòan nguyên chất hấp thụ được thực hiện bằng giảm từng bước áp súât.

• Độ mất mát chất hấp thụ: 16 g/1000 m3 khí nguyên liệu

3.2 Quá trình SELEXOL

• Chất hấp thụ: dimethylether polyethyleneglycol (DMEPEG)

Tính chất hóa lý của DMEPEG

• Không độc, bền hóa học.

• Không gây ăn mòn

• Dễ phân hủy khi làm sạch sinh học nước thải

• Có độ chọn lọc cao đối với H2S: ở 200C và 0,1 MPa,

độ hòa tan H2S cao gấp 10 lần CO2

• Khả năng hòa tan hydrocarbon cao nên chỉ ứng dụng để làm sạch khí khô.

• Khả năng hòa tan của DMEPEG tăng dần:

• Chi phí chất hấp thụ ~ 1 m3/1000 m3 khí.

• Điều kiện quá trình hấp thụ: 10 ÷ -150C; 6,8-7 MPa

• Hòan nguyên chất hấp thụ bằng giảm áp từng bước

• Chi phí sản xuất giảm 30%, chi phí đầu tư giảm 70% so với quá trình dùng MEA

• Không độc, bền hóa học.

• Hòa tan tốt H2S, CO2, RSH và hydrocarbon

• Không gây ăn mòn

• Dễ phân hủy khi làm sạch sinh học nước thải

• Có độ chọn lọc cao đối với H2S: ở 200C và 0,1 MPa,

độ hòa tan H2S cao gấp 10 lần CO2

• Có thể tạo bọt nếu trong hệ có hydrocarbon lỏng

• Khả năng mất mát cao do có áp suất hơi bão hòa cao

• Được sử dụng để làm sạch sâu và tinh H2S và CO2,

tỷ lệ H2S:CO2 cao

• Điều kiện hấp thụ: 0-150C, 5-7,5 MPa

• Hòan nguyên chất hấp thụ bằng giảm áp từng bước

• Bền hóa học và bề nhiệt.

• Hòa tan tốt H2S, CO2, RSH, COS, CS2 và hydrocarbon  được ứng dụng làm sạch tổng hợp các thành phần không mong muốn của khí khô

• Nhiệt dung và áp suất hơi bão hòa thấp

• Sự phân hủy sunfinol thấp hơn MEA 4-8 lần

• Khả năng hấp thụ của sunfinol cao gấp đôi MEA

• Được áp dụng khi khí có tỷ lệ H2S:CO2 >=1 và áp suất riêng phần của chúng là 7-8 MPa

• Mức bão hòa của sunfinol có thể đạt 85%  cần lượng dung dịch tuần hòan và chi phí sản xuất ít hơn.

• Khi áp suất riêng phần của khí chua thấp, sunfinol có hiệu quả tương đương MEA; khi áp suất riêng phần cao, sunfinol tốt hơn MEA

• Áp suất càng cao, hiệu quả quá trình làm sạch càng cao

• Chi phí sản xuất và đầu tư thấp

Dung môi tổ hợp ( quá trình Sulfinol)

 Các dung môi tổ hợp được dùng là: Dung dịch ankanolamin kết hợp với dd metanol, sulfonan, rượu thơm.

 Trong quá trình Sulfonol dd tổ hợp gồm: 60

- 65% sulfonan, 28 - 32% DIPA, 6% nước,

và chất giảm nhiệt độ đông đặc.

Sơ đồ công nghệ quá trình Sulfinol

• Hấp thụ bằng amine MDEA: áp dụng để khử chọn lọc

H2S

chất lưu hùynh hữu cơ của khí gầy

các thành phần không mong muốn của khí khô

Quá trình hấp phụ trên zeolite

• Chất hấp phụ: zeolite

• Được ứng dụng để lọai bỏ các phân tử tạp chất phân cực trong khí thiên nhiên như H2O, H2S, CO2, RSH,…

• Độ hấp phụ trên zeolite: H2O > RSH > H2S > CO2

• Không độc, không ăn mòn

• Kích thước lỗ xốp thay đổi từ 3-10 Å  có thể hấp phụ chọn lọc

• Khi zeolite giảm năng suất đáng kể thì cần được tái sinh bằng cách giải hấp phụ với dòng khí nóng ở khỏang 400-5000F.

• Thời gian họat động của zeolite khỏang 3-5 năm

• Các tạp chất như nước, dầu,… làm giảm đáng kể thời gian sống của zeolite

II.2.2 Hấp phụ hóa học

* Khi sử dụng oxit kẽm thì phản ứng xảy ra với hầu hết các hợp chất của lưu huỳnh.

H2S + ZnO = ZnS + H2O

CS2 + 2ZnO = 2ZnS + CO2COS + ZnO = ZnS + CO2RSH + ZnO = ZnS + ROH

II.2.2 Hấp phụ hóa học

* Sử dụng dung dịch Na2CO3 và Fe2O3

H2S+Na2CO3 = NaHS + NaHCO33NaHS+2Fe(OH)3 =Fe2S3+3NaOH+3H2O NaHS+2Fe(OH)3 = 2FeS +S + 3NaOH+3H20

Thank you for your attention !!!

Spasibo za vnhimanie !!!