Tìm hiểu về khí đốt và tính toán các thông số cơ bản của tháp hấp thụ làm khô khí mỏ tây nam bằng triethylene glycol (TEG) công suất 5,7 triệu m3 tiêu chuẩn ngày

Đề tài: Tìm hiểu về khí đốt và tính toán các thông số cơ bản của tháp hấp thụ làm khô khí mỏ Tây Nam bằng Triethylene glycol (TEG) công suất 5,7 triệu m3 tiêu chuẩn ngày 1.1. Khái niệm Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon nhẹ như : CH4, C2H6, C3H8…, chúng tồn tại những mỏ khí riêng rẽ hoặc trên các lớp dầu mỏ. 1.2. Nguồn gốc của dầu và khí tự nhiên Nguồn gốc hình thành dầu mỏ và khí tự nhiên được hình thành theo 4 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Các quá trình tích tụ vật liệu hữu cơ ban đầu. Giai đoạn 2: Các quá trình biến các chất hữu cơ thành các phân tử hydrocacbon ban đầu. Giai đoạn 3: Các quá trình di cư các hydrocacbon ban đầu đến các bồn chứa dầu. Giai đoạn 4: Các quá trình biến đổi dầu mỏ trong các bể chứa tự nhiên.

Đề tài:

Tìm hiểu về khí đốt và tính toán các thông số cơ bản của tháp hấp thụ làm khô khí mỏ Tây Nam bằng Triethylene glycol (TEG) công suất 5,7 triệu m 3 tiêu

chuẩn /ngày

Sinh Viên thực hiện Trịnh Văn Nga

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS: Nguyễn Danh Nhi

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất

Khoa Dầu Khí

Bộ Môn Lọc Hóa Dầu

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỐT

1.1 Khái niệm

Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon nhẹ như : CH4, C2H6,

C3H8…, chúng tồn tại những mỏ khí riêng rẽ hoặc trên các lớp dầu mỏ

1.2 Nguồn gốc của dầu và khí tự nhiên

Nguồn gốc hình thành dầu mỏ và khí tự nhiên được hình thành theo 4 giai đoạn sau:

 Giai đoạn 1: Các quá trình tích tụ vật liệu hữu cơ ban đầu

 Giai đoạn 2: Các quá trình biến các chất hữu cơ thành các phân tử

hydrocacbon ban đầu

 Giai đoạn 3: Các quá trình di cư các hydrocacbon ban đầu đến các bồn

chứa dầu

 Giai đoạn 4: Các quá trình biến đổi dầu mỏ trong các bể chứa tự

nhiên

2

Ngoài ra trong thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành còn

có H2O, H2S và các hợp chất chứa lưu huỳnh, CO2, N2, và Heli.

3

1.2 PHÂN LOẠI KHÍ

• Khí tự nhiên: Là khí khai thác từ các mỏ khí

• Khí đồng hành: Là khí khai thác từ mỏ dầu

• Khí ngưng tụ: Thực chất là dạng trung gian giữa dầu và khí

Phân loại theo nguồn gốc hình thành

• Khí chua: là khí có hàm lượng H2S 5,7 mg/m 3 CO2 2%

• Khí ngọt : là khí có hàm lượng H2S và CO2 nhỏ hơn

Phân loại theo hàm lượng khí axit

• Khí béo : là khí có hàm lượng C3+ lớn hơn 50 g/m 3 khí ở dktc

• Khí gầy: là khí có hàm lượng C3+ nhỏ hơn 50g/m 3 khí ở dktc

Phân loại theo hàm lượng C 3 +

• Khí thô : là khí chưa qua chế biến

• Khí thương phẩm : đã qua xử lý

Phân loại theo cấp độ chế biến

• Khí tự nhiên: Là khí khai thác từ các mỏ khí

• Khí đồng hành: Là khí khai thác từ mỏ dầu

• Khí ngưng tụ: Thực chất là dạng trung gian giữa dầu và khí

Phân loại theo nguồn gốc hình thành

• Khí chua: là khí có hàm lượng H2S 5,7 mg/m 3 CO2 2%

• Khí ngọt : là khí có hàm lượng H2S và CO2 nhỏ hơn

Phân loại theo hàm lượng khí axit

• Khí béo : là khí có hàm lượng C3+ lớn hơn 50 g/m 3 khí ở dktc

• Khí gầy: là khí có hàm lượng C3+ nhỏ hơn 50g/m 3 khí ở dktc

Phân loại theo hàm lượng C 3 +

• Khí thô : là khí chưa qua chế biến

• Khí thương phẩm : đã qua xử lý

Phân loại theo cấp độ chế biến

4

1.3 ĐẶC TÍNH HÓA LÝ QUAN TRỌNG CỦA KHÍ ĐỐT

Khối lượng phân tử (KLPT) trung bình của hỗn hợp khí

Khối lượng riêng và tỷ khối

Trạng thái tới hạn của khí

Nhiệt trị ( hay nhiệt cháy )

Nhiệt độ sôi và áp suất hơi bão hòa

Giới hạn cháy nổ

5

1.4 TIỀM NĂNG KHÍ ĐỐT Ở VIỆT NAM

CHƯƠNG 2 : HƠI ẨM CỦA KHÍ VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP LÀM KHÔ KHÍ2.1 Hơi ẩm của khí

Khí tự nhiên và khí đồng hành khi khai thác từ các mỏ dưới lòng đất luôn bão hòa hơi nước

Để biểu diễn hàm lượng nước có trong khí có hai yếu tố để đánh giá là độ

ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối

+Độ ẩm tuyệt đối (hàm ẩm) là lượng hơi nước có trong khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất xác định được tính bằng kg H2O/m3 khí hoặc g H2O/lit khí

+ Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa độ ẩm đo được và độ ẩm bão hòa ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất

Điểm sương là nhiệt độ mà tại đó khí bắt đầu ngưng tụ Ta có hai phương pháp tính điểm sương của khí:

+ Điểm sương theo nước : là nhiệt độ tại đó hơi nước bắt đầu ngưng tụ tạo thành sương mù ở áp suất nhất định

+ Điểm sương theo hydrocacbon : là nhiệt độ tại đó hydrocacbon bắt đầu xuất hiện ở thể lỏng ở áp suất nhất định

7

2.2 TINH THỂ HYDRAT VÀ MỤC ĐÍCH LÀM KHÔ KHÍ

2.1 Tinh thể Hydrat khí (gas hydrat)

Nước có trong hỗn hợp khí luôn tạo thành hydrat khí với các cấu tử

8

Tăng giá trị nhiệt cháy cho

khí.

Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của khí.

9

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM KHÔ KHÍ

Phương pháp ức chế

• Cho chất ức chế vào dòng khí ẩm, chất ức chế sẽ tan trong nước tự

do, kết quả là làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo thành hydrat

• Thường sử dụng các loại glycol: EG, DEG,TEG với nồng độ khoảng

60 đến 80 % khối lượng.

Phương pháp hấp thụ hơi nước bằng chất lỏng

• Làm giàu hàm lượng nước có trong khí sao cho áp suất riêng phần của hơi nước nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của hydrat.

• Chất hấp thụ sấy khô là những dung dịch nước đậm đặc của mono-,

Phương pháp làm lạnh ngưng tụ

• Để dehydrat hóa khí bằng thẩm thấu phải lựa chọn những hợp chất cao phân tử thích hợp có αij rất lớn, khoảng 200.000 (với loại màng ij rất lớn, khoảng 200.000 (với loại màng mỏng đồng thể và không hề có khuyết tật) và khoảng 300÷ 500 (với loại chùm sợi rỗng) Hơn nữa, phải chấp nhận một lượng C1 thẩm

thấu qua màng lọc để màng lọc được chọn có bề mặt riêng không

quá lớn.

11

Mục đích: Tính toán các thông số cơ bản của tháp hấp thụ làm khô khí bằng

triEtylenglycol (TEG) đối với khí mỏ PM3 Tây Nam công suất 5,7 triệu m3

tiêu chuẩn/ngày

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TEG VỚI THÀNH PHẦN MỎ DẦU PM3 TÂY

NAM BỘ

Bước 1 Xác định các thông số cơ bản của khí ẩm vào tháp.

Tỷ khối của khí nguyên liệu:

Bước 2: Tính toán nhiệt độ và áp suất làm việc của tháp hấp thụ

- Nhiệt độ làm việc của dòng khí bằng nhiệt độ dòng vào tháp T1 :

Bước 3: Xác định nồng độ tối thiểu dung dịch TEG nghèo vào tháp

Dựa vào biểu đồ 2 (phụ lục) về sự phụ thuộc nồng độ TEG vào

nhiệt độ tiếp xúc và điểm sương.

Bước 4 Xác định lưu lượng dung dịch TEG vào tháp

Lưu lượng TEG nghèo vào tháp:

Bước 5 Xác định nồng độ và lưu lượng TEG bão hòa

Lưu lượng dung dịch TEG bão hòa bằng tổng lưu lượng TEG nghèo vào tháp và lượng nước bị hấp thụ :

L2 = L1 + (- ).V

L2 = 7207,68 + (1296,26- 82,33 ).10-6.237500 = 7495,99 kg/h

Nồng độ % khối lượng của dung dịch TEG bão hòa tính theo công thức :

Chọn nồng độ ban đầu của dung dịch TEG là αij rất lớn, khoảng 200.000 (với loại màng 1= 98,8% bằng nồng độ

tối thiểu của TEG là α min = 98,8%

Khi đó: = = 94,9 %

14

L A

K V



Bước 8 Hệ số tách ẩm thực tế của quá trình hấp thụ

Hệ số tách ẩm thực tế được xác định theo công thức:

Bước 9 Hệ số tách lý thuyết có chú ý đến lượng nước trong TEG nghèo

: nồng độ phần mol của nước trong dung dịch TEG nghèo, = 0,092

: phần mol nước trong khí nguyên liệu, = 0,0017

Vậy hệ số tách ẩm lý thuyết.

0,999

' 1

1

T n L

n

Y 

' 1

1

.

T n L

Bước 10: Xác định số đĩa lý thuyết của tháp hấp thụ dựa vào PT Kramser (rút gọn

n n







Bước 12: Tính đường kính D của tháp hấp thụ

Đường kính của tháp hấp thụ được xác định theo công

Bước 13: Tính chiều cao H của tháp hấp thụ

Chiều cao của tháp hấp thụ được xác định theo công thức:

H = n thực d + h

Trong đó: d - khoảng cách giữa 2 đĩa, thường chọn 0,5m hoặc 0,6 m

h - chiều cao chóp dưới và chóp trên của tháp, h = 1- 1,2 m

Chọn d = 0,5 m và h = 1 mSuy ra:

P





CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN

- Đã tìm hiểu tổng quan thành phần, tính chất, các bước hình thành các mỏ khí tự nhiên và mỏ khí đồng hành.

- Tìm hiểu tổng quan trữ lượng khí tại các bể khí lớn của Việt Nam.

- Tìm hiểu các phương pháp làm khô khí và các chất làm khô khí hiện nay đang được sử dụng.

- Tính toán được các thông số của tháp làm khô khí bằng TEG với nguồn nguyên liệu từ mỏ PM3 Tây Nam công suất 5,7 triệu m3 tiêu chuẩn/ngày với kết quả được thống kê dưới bảng sau :

19

A CÁC THÔNG SỐ ĐÃ TÍNH TOÁN Nhiệt độ giả tới hạn của khí vào K 218,26

Áp suất giả tới hạn của khí vào MPa 4,8

Khối lượng phân tử trung bình của khí

vào

21,401

Lưu lượng TEG nghèo vào tháp kg/h 7207,68

Hàm lượng ẩm khí vào tháp kg H2O/10 6 Std m 3 1292,26

Hàm lượng ẩm khí khô ra khỏi tháp kg H2O/10 6 Std m 3 82,33

Lưu lượng TEG bão hòa ra khỏi tháp kg/h 7495,99

Em xin chân thành cảm ơn !

21