đồ án sấy khí tự nhiên (chế biến khí)

PHẦN I.TỔNG QUAN Lí THUYẾT Chương I.Giới thiệu chung về quỏ trỡnhI.1 Giới thiệu chung về sấy khớ Trong cụng nghiệp hoỏ học,khớ tự nhiờn và khớ đồng hành là nguồn nhiờn liệuquan trọng tro

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

PHẦN I.TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4

Chương I Giới thiệu chung về quá trình 4

I.1 Giới thiệu chung về sấy khô khí 4

I.2 Nguyên tắc của phương pháp sấy khô khí 4

I.3 Các phương pháp sấy khô khí 5

Chương II Giới thiệu chung về quá trình 12

II.1.Cơ sở vật lý của quá trình hấp thụ 12

II.2.Tính chất lý hoá của hệ hydrocacbon-nước 16

II.3.Sự tạo thành hydrat của hệ hydrocacbon-nước 18

II.4.Đặc điểm tính chất hoá lý của chất hấp thụ 21

Chương III Các quy trình công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp thụ 28III.1.Sơ đồ và nguyên lý công nghệ sấy khí bằng glycol 28

III.2.Sơ đồ và nguyên lý quá trình dehydrat hoá khí bằng dung môi TEG 41III.3.Sơ đồ nguyên lý công nghệ sấy khô khí bằng dung môi glycol 43III.4 Sơ đồ nguyên tắc công nghệ hấp thụ-sấy khô khí với sự tái sinh chân không DEG 45

Chương IV: Lựa chọn công nghệ tối ưu cho quá trình sấy khí 48

IV.1.Lựa chọn sơ đồ công nghệ 48

II Hàm lượng ẩm của hỗn hợp khí 51

III Tính toán thiết kế thiết bị hấp thụ 54

II.4 TÝnh to¸n thiÕt kÕ th¸p nh¶ hÊp thô 61

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 67

III.1 TÝnh to¸n th¸p hÊp thô 67

III.2 TÝnh to¸n th¸p nh¶ hÊp thô 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

MỞ ĐẦU

Khí tự nhiên và khí đồng hành là nguồn chính cung cấp các nguyên liệu quantrọng cho công nghiệp hóa học và hóa dầu.Với vai trò quan trọng của nó trong việcphát triển công nghiệp mà trong những năm gần đây ở nhiều nước đang có xuhướng tăng công suất các nhà máy chế biến khí.Tại các nhà máy chế biến khí mớixây dựng người ta đã lắp đặt các thiết bị mới thực hiện đồng thời một vài quá trìnhcông nghệ chế biến khí

Tại Việt Nam công nghệ chế biến khí cũng đang trên đà phát triển với các nhàmáy chế biến khí Dinh Cố,nhà máy khí-điện-đạm Phú Mỹ, khí-điện-đạm Cà Maukhiến cho nhu cầu về khí nguyên liệu gia tăng.Do đó việc thăm dò và khai thác đã

và đang được chú trọng.Với một số mỏ tại bể Cửu Long,bể Nam Côn Sơn,bểMalay – Thổ Chu thì nguồn cung cấp khí cho các nhà máy ở nước ta vẫn ổnđịnh.Khí tự nhiên nước ta là khí ngọt với hàm lượng lưu huỳnh thấp rất phù hợp đểlàm nguyên liệu cho nhà máy chế biến khí

Trong quy trình chế biến khí thì giai đoạn sấy khô khí nguyên liệu là giai đoạntrước tiên nên nó có vai trò quan trọng trong cả quá trình hoạt động của nhàmáy.Sấy khô nhằm mục đích tách hơi nước ra khỏi hỗn hợp khí để tránh tạo hydrattrong các quy trình chế biến tiếp theo khiến cho việc vận chuyển bị cản trở,giảmcông suất bơm,quạt,máy nén …

Để hiểu biết kỹ hơn về những vấn đề đã và đang học,trong bài này chúng ta đitìm hiểu,khảo sát và xây dựng dây chuyền công nghệ của một trong những giaiđoạn của quy trình chế biến khí đó là sấy khô khí

PHẦN I.TỔNG QUAN Lí THUYẾT Chương I.Giới thiệu chung về quỏ trỡnh

I.1 Giới thiệu chung về sấy khớ

Trong cụng nghiệp hoỏ học,khớ tự nhiờn và khớ đồng hành là nguồn nhiờn liệuquan trọng trong nền kinh tế quốc dõn và cũng là nguồn nguyờn liệu quan trọngtrong cụng nghệ tổng hợp cỏc hợp chất hữu cơ.Cỏc sản phẩm chớnh của quỏ trỡnhchế biến khớ đú là:xăng khớ,khớ hoỏ lỏng và cỏc khớ khụ,propan,izo-butan,pentan.Tại cỏc giàn khoan,dầu mỏ từ cỏc giờng khoan được chuyển đến cỏc giàn ỏpsuất cao,trung bỡnh và thấp.Tại đú cú sự thay đổi ỏp suất,khớ hoà tan thoỏt ra khỏidầu mỏ và được dẫn đến nhà mỏy chế biến khớ.Dầu mỏ được chuyển đến thựngchứa,tại đú lắng tỏch nước khỏi dầu,sau đú đưa sang ổn định tức là tỏch cỏc cấu tửnhẹ:etan,propan,butan và một phần pentan.Dầu đó ổng định được dẫn đến nhà mỏychế biến dầu cũn khớ tỏch ra từ cụng đoạn ổn định cũng được dung làm nguyờnliệu cho nhà mỏy chế biến khớ.Những khớ mà được tỏch ra từ dầu mỏ này được gọichung là khớ đồng hành.[1]

Một nguồn khớ khỏc được khai thỏc trực tiếp từ mỏ khớ nằm sau dưới long đấtvới thành phần chủ yếu là metan Khớ được khai thỏc từ mỏ khớ như vậy được gọi

là khớ tự nhiờn.[1]

Khớ tự nhiờn và khớ đồng hành được khai thỏc từ lũng đất thường bóo hoà hơinước và hàm lượng hơi nước phụ thuộc vào nhiệt độ,ỏp suất và thành phần hoỏ họccủa khớ.Mỗi giỏ trị nhiệt độ và ỏp suất tương ứng sẽ cú hàm lượng nước cực đại cúthể cú nhất định.Hàm lượng nước trong khớ cú thể tạo cỏc hydrat,cản trở quỏ trỡnhvận hành của cỏc thiết bị trong quỏ trỡnh chế biến khớ (như bơm,quạt,mỏynộn ).Để hạn chế tỏc hại của hiện tượng này,khớ cần được dehydrat bằng cỏch sấykhớ hoặc trộn thờm vào khớ tỏc nhõn ức chế quỏ trỡnh tạo hydrat [1]

I.2 Nguyờn tắc của phương phỏp sấy khụ khớ

Khí đợc sấy khô nhằm mục đích tách hơi nớc và tạo cho khí có nhiệt độ điểm

s-ơng theo nớc thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí đợc vận chuyển haychế biến

Nguyên tắc chung là ngời ta dùng các dung môi lỏng hoặc rắn để hấp thụ hơi

n-ớc, hơi nớc sẽ bị ngng tụ rồi tách khỏi khí dới những dạng sơng Còn khí khô thìthoát ra trên đỉnh tháp hấp thụ, quá trình sấy khí thờng dùng các dung môi để hấpthụ hoặc hấp phụ hơi nớc

I.3 Cỏc phương phỏp sấy khụ khớ

Trong công nghệ chế biến khí, có nhiều phơng pháp làm giảm hàm lợng ẩm cótrong khí đợc sử dụng sao cho áp sất riêng phần của hơi nớc nhỏ hơn áp suất hơibão hoà của hydrat Nhng trong đa số trờng hợp nếu chỉ làm lạnh sẽ không đủ vàkhó điều khiển quá trình Hiện nay các phơng pháp hấp thụ và hấp phụ rất phổbiến

I.3.1 Sấy khụ khớ bằng phương phỏp ức chế: [1]

Bản chất của phương phỏp là đưa vào dũng khớ ẩm chất ức chế hoà tan trongnước,kết quả dẫn tới làm giảm ỏp suất riờng phần của hơi nước và hạ nhiệt độ tạothành hydrat.Hiện nay cỏc chất ức chế ngăn ngừa sự tạo thành hydrat thụng dụngnhất là:

• Sử dụng chất ức chế là CH3OH,cần cú khu vực khử hydrat và khử axit

• Sử dụng chất ức chế glycol,trong thực tế thường sử dụng cỏc loạiglycol:EG,DEG,TEG với nồng độ khoảng 60-80% khối lượng.Việc lựa chọnmột loại glycol sử dụng đạt hiệu quả cao cho một quỏ trỡnh xử lý nào đú phụthuộc vào:

- Nhiệt độ đụng đặc và độ nhớt của glycol

- Độ hạ nhiệt độ tạo thành hydrat đối với nồng độ glycol đó cho

- Khả năng hoà tan của glycol trong hydrocacbon ngưng tụ

- Thành phần khớ

Độ hạ nhiệt độ điểm sương của khớ phụ thuộc vào loại chất ức chế,nồng độ của

nú và nhiệt độ khớ tiếp xỳc với chất ức chế

Bảng 1 So sỏnh cỏc ưu nhược điểm của chất ức chế glycol và metanol

Có áp suất hơi bão hoà rất thấp và có

khả năng thu hồi rất cao bằng

phương pháp vật lý đơn giản là cô

đặc các dung dịch nước chứa glycol

Áp suất hơi bão hoà cao do vậy khó tách

ra khỏi dòng khí,việc tái sinh nó rấtphức tạp nên lượng tiêu hao chất ức chếlớn trong quá trình làm việc

Chỉ sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn

-10oC.Ở nhiệt độ dưới -10oC DEG có

độ nhớt cao và khó tách ra khỏi pha

lỏng nếu có dầu trong đó

Có thể sử dụng hiệu quả ở bất kỳ nhiệt

Không gây ăn mòn thiết bị Một số phân xưởng đôi ki cần thiết kế

thêm các thiết bị loại axit có thể sinh ra

I.3.2 Sấy khô khí bằng phương pháp hấp phụ [1]

Các phương pháp hấp phụ cho phép đạt độ hạ điểm sương tới 100oC ….120oC

và có thể sấy sâu khí đến điểm sương -60oC … -90oC.Trong công nghiệp chế biếnkhí người ta thường dung chất hấp phụ là silicagel,boxit hoạt tính,oxit nhôm hoạttính,zeolit 4A và 5A

Bảng 2.Các đại lượng đặc trưng của các chất hấp phụ

3,25 0,8 0,86 1,6

3,4 0,8 0,83 1,6 2,0

0,69 0,72 1,1

Nhiệt

Hàm lượng nước,

% trọng lượng 4,5 7 7,0 4 6 Thay đổi Nhiệt độ tái sinh,

Oxit nhôm hoạt tính -73oC (-100oF)

Zeolit (rây phân tử) -90oC (-130oF)

Các quá trình hấp phụ có thể thực hiện gián đoạn trong các thiết bị với tầng hấpphụ cố định hoặc liên tục với các thiết bị chứa các lớp hấp phụ chuyển động.Tuynhiên các quá trình liên tục rất ít khi được sử dụng do các thiết bị công nghệ rấtphức tạp.Trong thực tế người ta thường sử dụng ba hoặc 4 tháp trong đó có 1 đến 2tháp hấp phụ,1 tháp nhả hấp phụ còn một tháp để làm lạnh chất hấp phụ sau ki táisinh

Trong quá trình làm việc ,khả năng hấp phụ của chất hấp phụ bị giảm dần dotạo cốc trên bề mặt khiến cho xúc tác mất dần hoạt tính.Vì vậy theo chu kỳ 2-3năm người ta lại phải thay xúc tác một lần tuỳ thuộc vào bản chất và điều kiện làmviệc đối với từng chất hấp phụ

I.3.3 Sấy khô khí bằng phương pháp hấp thụ [1]

Phương pháp hấp thụ được sử dụng rộng rãi để sấy khô khí tại các công trìnhống dẫn khí cũng như trong các nhà máy chế biến khí Chất hấp thụ sấy khô lànhững dung dịch nước đậm đặc của monoetylen glycol (EG) , dietylen glycol(DEG) v, trietylen glycol (TEG),propylene glycol (PG)… Sự sấy khô khí bằngcác chất hấp thụ này dựa trên sự khác biệt về áp suất riêng phần của hơi nướctrong không khí và trong chất hấp thụ Giá trị điểm sương của khí được đảm bảobằng dung dịch Glycol

Phương pháp hấp thụ trong sấy khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

vì sơ đồ thiết bị đơn giản,dễ tính toán thiết kế,dễ vận hành,quá trình liên tục nên

có thể tự động hoá,giá thành thiết bị thấp,ít tiêu hao tác nhân sấy,các chất hấp thụ

dễ chế tạo.Các loại glycol tan hoàn toàn trong nước với bất kỳ tỉ lệ nào,các dungdịch này không gây ăn mòn nên thiết bị có thể chế tạo không cần quá đắt tiền Bản chất của quá trình sấy bằng phương pháp hấp thụ là dùng cấu tử có khảnăng hấp thụ hơi nước cao đồng thời có khả năng hoà tan hydrocacbon khí thấpkhiến cho hỗn hợp khí sau khi hấp thụ có hàm lượng ẩm thấp

Các chất hấp thụ dùng để sấy khí phải đáp ứng những yêu cầu sau:

- Có khả năng hấp thụ hơi nước trong khoảng rộng nồng độ,ápsuất,nhiệt độ

- Áp suất hơi bão hoà thấp để mất mát trong quá trình là ít nhất

- Nhiệt độ sôi khác xa nhiệt độ sôi của nước để dẽ dàng tách nướctrong quá trình nhả hấp thụ

- Độ nhớt thấp đảm bảo tiếp xúc tốt với hỗn hợp khí trong thiết bịhấp thụ,thiết bị trao đổi nhiệt

- Độ chọn lọc cao đối với các cấu tử có mặt trong khí,khả năng hấpthụ hơi nước cao đồng thời khả năng hòa tan thấp các hydrocacbon

có trong khí

- Tính ăn mòn kém

- Khả năng tạo bọt kém khi tiếp xúc với dòng khí

- Bền nhiệt,bền oxi hoá

- Không độc hại cho người làm việc và không gây ô nhiễm môitrường

- Giá thành rẻ

So sánh ưu nhược điểm của các dung môi hấp thụ nước:

EG

Ít tan trong khí ngưng tụ Dungdịch đậm đặc không bị đôngđặc Độ nhớt thấp tăng khảnăng tiếp xúc với hỗn hợp khí

Có khả năng ngăn ngừa tạohidrat cao hơn DEG và TEG

Áp suất hơi bão hòa caohơn DEG và TEG nên khảnăng mất mát trong quátrình làm việc lớn Độ hòatan các hydrocacbon caohơn DEG và TEG

Ưu điểm Nhược điểm

DEG

Độ hút ẩm cao, khá bền khi cómặt các hợp chất lưu huỳnh, O2

và CO2 ở nhiệt độ thường

Dung dịch đậm đặc không bịđông đặc ở nhiệt độ cao có độchọn lọc cao

Tiêu hao do thất thoát caohơn TEG Khi tái sinh khóthu được DEG nồng độ

>95% Điểm sương thấphơn so với TEG Giá thànhcao

TEG

Độ hút ẩm cao Tạo điểm sươngcho khí sấy cao (27.8 – 47.3oC)

Độ bền cao khi có mặt các hợpchất lưu huỳnh, O2 và CO2 ởnhiệt độ bình thường Khi táisinh dễ thu được nồng độ cao

>99% Dung dịch nồng độ caokhông bị đông đặc Độ bay hơiTEG thấp hơn DEG

Đòi hỏi chi phí đầu tư cao.Dung dịch TEG có khảnăng tạo màng khi có mặtcác hydrocacbon nhẹ Độhòa tan của hydrocacbontrong TEG cao hơn DEG

Metanol

Giá thành rẻ Được sử dụng chủyếu trong các hệ thống vậnchuyển Điều kiện thường dungdịch đậm đặc không bị đôngđặc Có độ nhớt thấp nhất nênkhả nẳng tiếp xúc với hỗn hợpkhí là cao hơn các glicol

Có áp suất riêng phần caolên khó tách ra khỏi khí khitái sinh Tiêu hao lớn

Bảng 3 :So sánh một số đặc tính vật lý của các Glycol (dùng làm khô khí)

Khối lượng phân tử 62,07 106,12 150,18 76,9

Tỷ trọng tương đối 1,116 1,118 1,125 1,034Nhiệt độ sôi ở 760

Hỡnh 1: Nhiệt độ đụng đặc của cỏc dung dịch glycol cú nồng độ khỏc nhau

So sánh qua u, nhợc điểm của các chất hấp thụ thì việc lựa chọn dung môi hấpthụ DEG là u việt hơn cả vì giá thành cao nhng nó rất bền đối với các tạp chất cơhọc có mặt trong khí và nó có áp suất hơi bão hoà rất thấp, dễ nhả hấp thụ vì nhiệt

độ sôi của DEG lớn hơn nhiệt độ sôi của nớc, nó không bị đông đặc và điều quantrọng là không tạo màng Độ hoà tan của hyđrocacbon trong DEG thấp hơn Vì vậy

sử dụng dung môi DEG trong quá trình sấy khô khí bằng phơng pháp hấp thụ làkinh tế, phạm vi rộng có thể sấy một lợng khí tơng đối lớn

Chương II.Cơ sở hoá lý của quá trình sấy khí bằng

phương pháp hấp thụ

II.1.Cơ sở vật lý của quá trình hấp thụ[ 2]

Định nghĩa: Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng.Khí được hút được gọi

là chất bị hấp thụ,chất lỏng để hút gọi là dung môi (hay chất hấp thụ),khí không bịhấp thụ gọi là khí trơ

Quá trình hấp thụ được dùng để :

- Thu hồi các cấu tử quý

- Làm sạch khí

- Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt Trong trường hợp thứ nhất và thứ ba ta bắt buộc phải tiến hành quá trình nhảsau khi hấp thụ để tách cấu tử được hấp thụ ra khỏi dung môi.

II.1.1.Độ hoà tan của khí trong lỏng [2]

Khí hoà tan trong lỏng sẽ tạo thành hỗn hợp có 2 cấu tử,2 thành phần và 2pha.Theo quy tắc pha ta có:

C = n + 2 – kTrong đó:

- C là số bậc tự do, đó là số biến số có thể tuỳ ý biến đổi mà khônglàm thay đổi số pha của hệ

- n là số cấu tử của hệ

- k là số phaVậy trong quá trình hấp thụ:

C = n + 2 – k = 2 + 2 – 2 = 2 Với số bậc tự do C = 2 nên cân bằng pha có 2 thành phần.Cân bằng pha đượcxác định bởi áp suất,nhiệt độ và nồng độ.Nếu nhiệt độ không đổi thì độ hoà tan phụthuộc vào áp suất.Sự phụ thuộc này được biểu thị bằng định luật Henry

ycb = m.xTrong đó:

- Đối với khí lý tưởng m là hằng số,dung để biểu diễn mỗi quan hệ

ycb= f (x) là đường thẳng.Đối với khí thực m phụ thuộc vào x nênđường cân bằng là đường cong.Hằng số cân bằng được tính:

m = Ψ / pVới:Ψ là hệ số henry tra sổ tay và có thứ nguyên của áp suất

P là áp suất (at)

II.1.2.Ảnh hưởng của lượng dung môi đến quá trình hấp thụ [2]

Để xét vai trò của dung môi trong hấp thụ ta dựa vào phương trình chuyển khốichung và phương trình đường nồng độ làm việc.

Phương trình chuyển khối,lượng khí bị hấp thụ được tính:

G = KyF∆Ytb

Trong đó:

- G: Lượng khí bị hấp thụ

- Ky: Hệ số chuyển khối

- F:Tiết diện bề mặt thiết bị

- ∆Ytb:Đông lực trung bình của quá trình

Hình 2.Quan hệ X-Y

Với :X :nồng độ của dung môi,kmol/kmol dung môi

Y :nồng độ của hỗn hợp khí,kmol/kmol khí trơ

Trong điều kiện nhất định G là lượng không đổi và có thể coi hệ số chuyểnkhối Ky cũng không đổi.Do đó bề mặt tiếp xúc pha F chỉ được thay đổi tương ứngvới sự thay đổi ∆Ytb ,sao cho tích số F ∆Ytb là không đổi.Bề mặt F thay đổi tức làkích thước thiết bị thay đổi.Khi F tăng thì thiết bị lớn và ngược lại

Từ đồ thị hình 1 ta thấy,khi Yđ, Yc và Xđ cố định thì nồng độ cuối của dungmôi được quyết định theo động lực trung bình ∆Ytb ,tức là điểm cuối của đườnglàm việc AB.Điểm cuối cả đường làm việc dịch chuyển từ A1 đến A4 Đường làmviệc BA4 cắt đường cân bằng,lúc này động lực trung bình ∆Ytb nhỏ nhất.Đường BAgần với trục tung nên động lực trung bình là lớn nhất

Vì F∆Ytb không đổi nên ứng với đường AB4 cho ra F lớn nhất và ứng vớiđường AB cho F bé nhất.Tương tự,tại A4 ta có Xc lớn nhất và tại A có Xc bénhất.Dựa vào phương trình đường nồng độ làm việc ta cũng thấy tương ứng vớiđường AB4 có A=Gx/Gtrơ bé nhất (có nghĩa là lượng dung môi bé nhất,còn ứng vớiđường AB thì Gx/Gtrơ lớn nhất nên lượng dung môi lớn,vì lượng khí trơ Gtrơ khôngđổi)

Vì vậy,nếu chọn lượng dung môi ít nhất,ta thu được Xc lớn nhưng thiết bị phảirất lớn,trái lại nếu chọn lương dung môi lớn nhất thì thiết bị bé nhưng ta thu đượcdung dịch có Xc bé.Do đó khi chọn điều kiện làm việc ta cần chọn phù hợp với chỉtiêu kinh tế,kỹ thuật

c.Ảnh hưởng của nhiệt dộ và áp suất lên quá trình hấp thụ

Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố ảnh hưởng quan trọng lên quá trình hấp

thụ,mà chủ yếu ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực của quá trình

Từ phương trình Henry ta thấy,khi nhiệt độ tăng thì hệ số Henry tăng,nênđường cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục tung

Hình 3.Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên quá trình hấp thụ

a,Ảnh hưởng của nhiệt độ t1 < t2 < t3 ; b,ảnh hưởng của áp suất P1 > P2 > P3

Vì vậy,nếu đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm,do

đó cường độ chuyển khối cũng giảm theo.Nếu ta cứ tiếp tục tăng nhiệt độ,ví dụ đến

t3 thì không những động lực trung bình giảm mà ngay cả quá trình cũng không thựchiện được (vì đường cân bằng và đường làm việc cắt nhau,nên không thể đạt đượcnồng độ cuối Xc).Đó là ảnh hưởng xấu của sự tăng nhiệt độ.Tuy nhiên, khi nhiệt độtăng thì độ nhớt của dung moi giảm (có lợi với trường hợp trở lực chủ yếu trongpha lỏng),vận tốc khí tăng,cường độ chuyển khối cũng tăng theo

Trong trường hợp tăng áp suất,ta thấy hệ số cân bằng m= Ψ/P sẽ giảm,do đóđường cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành,tức là động lực trung bình sẽtăng lên,quá trình chuyển khối sẽ tốt lên (hình 2).Nhưng sự tăng áp suất luôn kèmtheo sự tăng nhiệt độ,nên nó cũng gây ra ảnh hưởng xấu đến quá trình hấp thụ.Mặtkhác sự tăng áp suất cũng gây khó khăn về mặt thiết bị, vì vậy quá trình hấp thụ chỉđược thực hiện ở áp suất cao đối với những khí khó hoàn tan.Ví dụ hấp thụ khí

CO2 bằng nước tiến hành ở 17at,thu hồi CO ở áp suất 120at,…

II.2.Tính chất lý hoá của hệ hydrocacbon-nước [1]

II.2.1.Hàm ẩm [1]

Khí tự nhiên và khí đồng hành khai thác từ các mỏ dưới lòng đất luôn bão hoàhơi nước.Hàm lượng hơi nước có trong hỗn hợp khí phụ thuộc vào áp suất,nhiệt độ

và thành phần khí.Tại mỗi giá trị áp suất và nhiệt độ có thể xác đinh được hàmlượng ẩm tối đa của khí.Hàm ẩm tương ứng với trạng thái khí bão bão hoà hơinước gọi là hàm ẩm cân bằng hay còn gọi là độ ẩm cân bằng.

Để biểu diễn hàm lượng hỏi nước có trong không khí, người ta sử dụng kháiniệm: độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối Độ ẩm tuyệt đốt là lượng hơi nước cótrong một đơn vị thể tích hoặc một đơn vị khối lượng khí ( và đượ biểu điễn bằngg/m3 khí hoặc g/k khí) Độ ẩm tương đốt là tỷ số giữa khối lượng hơi nước có trongkhông khí và khối lượng hơi nước tối đa có thể có trong kkhoong khí ở điều kiệnbão hòa 9 biểu diễn theo phần trăm hoặc phần đơn vị) Nếu giảm nhiệt độ khí bãohòa hơi nước còn áp suất không đổ, thì một phần hơi nước bị ngưng tụ Nhiệt độtại dó hơi nước có trong không khí bắt đầu ngưng tụ được gọi alf điểm sương củakhí ẩm tại áp suất đã cho

Hàm ẩm của khí phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ của hệ và thành phần hỗ hợpkhí Có nhiều phương pháp xác định hàm ẩm của khí trong đó các phương phápsau phổ biến:

- Sử dụng quan hệ giữa áp suất riên phần và thành phần lỏng hơi

- Sử dụng các đường con thực nghiệm phụ thuộc của hàm ẩm vào nhiệt độ và

áp suất

- Hiệu chỉnh các đường con trên khi có mặt của H2S, CO2, N2

- Sử dụng phương trình dạng P-V-T

II.2.2.Các phương pháp xác định hàm ẩm của khí [1]

• Sử dụng quan hệ giữa áp suất tiêng phần và thành phần lỏng hơi

Trường trường hợp áp suất của hệ thấp, tới 400Pa, hỗn hợp khí có thể coi là khí lýtưởng, khi đó có thể áp dụng đinh luật Raoult đối với nước:

P.yw = Ph xw

Trong đó:

P :áp suất tuyệt đối của hệ

yw :phần mol nước trong pha hơi

Ph :Áp suất hơi của nước tại nhiệt độ hệ

xw :phần mol của nước trong pha lỏng (x=1)

Phần mol xw trong pha lỏng có thể lấy bằng 1 bởi vì pha lỏng không phatrộn.Như vậy,nếu biết áp suất của hệ và áp suất hơi riêng phần của hơi nước ta cóthể tính được phần mol của nước trong pha hơi

• Sử dụng đường cong thực nghiệm

Xác định hàm lượng nước trong khí có ý nghĩa rất quan trọng trong tính toánquá trình sấy khí.tính toán lương nước ngưng tụ trên đường ống dẫn khí…

Giả dụ tại một điểm trên đường con ở hình IV.1, xác định được hàm lượngnước là 200kg/106 m3 Cũng trên đường con đó dịch xuống phía dưới xác địnhđược 1 điểm ứng với hàm lượng nước là 100kg/106 m3, cos nghĩa là lượng nước dư

đó nếu không được lấy ra thì sẽ có 100kg nước ngưng tụ trên đường ống dẫn 106

m3 khí Lượng nước này có thể ở dụng hydrat, ngăn cản quá trình vận chuyển khítrên đường ống, hoặc gây ăn mòn đường ống và thiết bị Quá trình dehydrat haycòn gọi là quá trình sấy khí sẽ làm hạn chế sự ngưng tụ hơi nước có trong khí

Hình 3 được sử dụng để xác định hàm ẩm cho khí tự nhiên khô ngọt, với sai

số 6… 10% Tuy nhiên sự có mặt CO2 và H2S trong khí với hàm lượng đáng kể sẽlàm cho kết quả nhận được có sai số lớn hơn Vì vậy, ứng dụng thực tế chấp nhậnđược khi nồng độ CO2 và H2S nhỏ và áp suất thấp

Hình 4 Hàm lượng ẩm của khí tự nhiên khô ngọt

II.3.Sự tạo thành hydrat của hệ hydrocacbon-nước [1]

II.3.1.Cấu trúc tinh thể hydrat [1]

Nước có trong hỗn hợp khí luôn luôn tạo thành hydrat với các cấu tử có trongthành phần hỗn hợp khí.Các hydrat này có cấu trúc tinh thể và về bản chất là cácdung dịch rắn,còn dung môi là các phân tử nước lien kết với nhau bằng liên kếthydro.Các phân tử hydrocacbon nhẹ (như metan,etan,propan,butan) thâm nhập vào

mạng lưới này tạo thành mạng tinh thể hydrat bền vững.Về cấu trúc các tinh thểhydrat có hai loại ô mạng cơ sở như hình 3.

dạng 14 mặt.Các phân tử metan có thể chui vào bất kỳ lỗ trống nào,trong khi cácphân tử etan chỉ có thể chui vào các lỗ trống lớn.Nhưng cũng có một vài ô mạngkhông bị các phân tử hydrocacbon chui vào chiếm chỗ,do các phân tử này có địnhhướng không phù hợp.Các hydrocacbon có cấu trúc phân tử cồng kềnh hơn nhưpropan và butan không thể chui vào các lỗ trống thuộc dạng cấu trúc I này

Dạng ô mạng tinh thể thứ hai,cấu trúc II,16 mặt,có hằng số mạng là 17Ǻ.Ômạng cơ sở chứa 136 phân tử nước.Với cấu trúc chứa 16 lỗ trống nhỏ dạng 12 mặt

và 8 lỗ trống lớn dạng 12 mặt (có 4 mặt 6 cạnh và 12 mặt 5 cạnh).Dạng cấu trúc IInày có thể bẫy được các phân tử lớn như propan,n-butan,izo-butan

Ngoài các yếu tố kích thước phân tử,yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến sự hìnhthành hydrat là tính hoà tan trong nước của các hydrocacbon.Sự có mặt của các tạpchất như H2S ,CO2 ,N2 có ảnh hưởng đáng kể đến sự tạo thành hydrat

II.3.2.Cân bằng của quá trình tạo hydrat [1]

Trên hình 4 là các đường đặc trưng của quá trình tạo hydrat của các cấu tửtrong khí tự nhiên,cho biết điều kiện hình thành hydrat: miền phía dưới và bên phảicác đường này không tạo thành hydrat.Ở giá trị nhiệt độ nào đấy đường cân bằng

Các chấm tròn chỉ các phân

tử nước,các đoạn thẳng chỉ liên kết

hydro.Bằng phương pháp nhiễu xạ

Rơnghen đã cho thấy cấu trúc tinh

trở thành thẳng đứng,giá trị nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ cực đại của quá trìnhtạo hydrat của các cấu tử đó.

Hình 6: Điều kiện tạo hydrat của các cấu tử trong khí tự nhiên

Ví dụ:Hình 5 mô tả đặc tính của hệ propan-nước:

Hỡnh 7:Điều kiện tạo hydrat của propan

Ở ToC < 0oC (32oF):tồn tại cả hai dạng nước đỏ và hydrat ở phớa trờn đườngcong cõn bằng,cũn ở phớa dưới đường cong chỉ cú nước đỏ và hơi

Ở ToC > 0oC (32oF): hydrat ở pha rắn chỉ cú bờn trỏi đường cong cõn bằng tạohydrat.Nhiệt độ tại ranh giới giữa hai miền là nhiệt độ cực đại tạo hydrat của cấu tửtinh khiết (trong truũng hợp này là propan)

II.4.Đặc điểm tớnh chất hoỏ lý của chất hấp thụ [1]

Dietylenglycol ( DEG ) là một loại rợu đa chức có công thức phân tử là C4H10O3

( CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH ) nó là một loại rợu gồm hai nhóm OH và một liênkết ete, nó tan vô hạn trong nớc sau đó độ tan giảm nhanh khi nồng độ tăng Khitan trong nớc nó hình thành liên kết Hydro giữa DEG và nớc

… H-O … H-O … H-O …

R H R

Nhiệt độ sôi của DEG lớn hơn nhiệt độ sôi của hydro- cacbon tơng ứng vì giữacác phân tử xuất hiện liên kết hydro bền vững vì vậy nó dễ dàng hấp thụ nớc Quátrình sấy khí bằng DEG dựa trên những tính chất vật lý của DEG ( vì đây là hấp thụvật lý ) nh nhiệt độ đông đặc, áp suất hơi bão hoà, nhiệt độ tiếp xúc, độ nhớt, độ hạnhiệt độ tạo hydrat đối với nồng độ DEG đã cho, nhiệt độ tái sinh, khả năng bềnoxy hoá, độ chọn lọc

Quá trình hấp thụ dựa trên sự hoà tan của khí trong lỏng, nhiệt độ điểm sơng,nhiệt độ và áp suất tiếp xúc, hàm ẩm

II.4.1 Một số tớnh chất húa lý của DEG [3]

Các glycol là những dung môi lỏng (hay các rợu đa chức) dùng trong quá trìnhsấy khí nhằm mục đích tách ẩm (hay hút nớc) trong khí, các dung môi sử dụng nh :DEG, PG, TEG, EG…Glyxerin

Những chất hấp thụ trên đều có những u, nhợc điểm riêng nhng trong các chấthấp thụ trên thì ta dùng chất hấp thụ - sấy khô khí là hiệu quả nhất cả về vốn, đầu t

và năng suất

Bảng 4 :Một số tớnh chất húa lý của dung mụi DEG:

Tỉ trọng tương đối ρ 20

Nhiệt độ sôi ở 760mmHg 224,8 oC

Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ 164 oC

áp suất hơi, at, 250C 0,01

Chỉ số khúc xạ, 250C 1,446

Chỉ số axit, mg của KOH/g <0,05

Sự tuyển ớt (tuyển khoáng), wt % <0,02

Nhiệt độ đông đặc của DEG thấp (- 400C) có thể sử dụng đợc ở những vùng có

điều kiện khí hậu thay đổi Độ nhớt của dung dịch DEG trong nớc tăng lên với sựtăng nồng độ và độ nhớt của dung dich giảm đi khi tăng nhiệt độ

Trong thực tế có trờng hợp cần sấy khí ở nhiệt độ thấp, khi đó dung dịch DEGtrong nớc có độ nhớt rất cao, chúng trở nên quánh lại làm giảm khả năng tiếp xúc,trao đổi giữa dung dịch DEG và khí ẩm DEG chỉ sử dụng đợc ở nhiệt độ cao hơn-100C, nhiệt độ dới -100C có độ nhớt rất cao, khó tách khỏi pha lỏng nếu có dầutrong đó Còn khi nhiệt độ vào khoảng -80C ữ - 70C thì DEG trở thành chất rắn Vìvậy, để giảm độ nhớt của dung dịch DEG ngời ta thêm các dung môi hữu cơ Các

dung môi này cũng đồng thời làm chất sấy và không có khả năng tạo bọt nh rợu,benzylic, phenyletylic, các rợu thơm, rợu thẳng… Các chất này đều có độ nhớt nhỏhơn DEG tan tốt trong DEG (I-121).

Bảng 5: Giới hạn nồng độ cho phép của dung dịch DEG (% khối lợng) cần phảiduy trì trong hệ ở các nhiệt độ khác nhau

-22,30C 48 ữ 91 -28,90C 51 ữ 88 -34,40C 56 ữ 85 -45,60C 51 ữ 88

Trong thực tế ngời ta sử dụng rộng rãi nồng độ DEG là 60% ữ 80% khối lợng

II.4.2 Sự phụ thuộc áp suất hơi bão hoà của dung dịch DEG vào nhiệt độ.[1]

Trên hình 4 (phụ lục) là đồ thị biểu diễn áp suất hơi bão hoà cả dung dịch nớcDEG có nồng độ khác nhau Nhờ đồ thị này có thể xác định đợc nhiệt độ sôi củadung dịch DEG ở các áp suất khác nhau ở áp suất 760mmHg nhiệt độ sôi của dungdịch 98% DEG là 1820C, ở áp suất 300mmHg nhiệt độ sôi của dung dịch đó là

1460C Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ của DEG là 1640C Vì vậy để tái sinh DEG cầnphải thực hiện ở áp suất thấp dới áp suất khí quyển (tháp nhả hấp thụ cần làm việc

ở điều kiện chân không) Trong khi đó TEG bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ là 2060C,vì vậy tái sinh TEG ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tái sinh đối với DEG và không cầnchân không (I-120)

1 0.6

0,2

0.1

100 99

95

98

85

90

Hình 8 Đồ thị phụ thuộc ấp suất hơi bão hoà của dung dịch

DEG vào nhiệt độ (1-120)

II.4.3 Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khí vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG.[1]

Trên hình 2 (phụ lục) biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của khí vàonồng độ dung dịch DEG và nhiệt độ tiếp xúc Từ giản đồ ta thấy rằng dung dichDEG nồng độ 95% khi tiếp xúc với khí ở 200C có khả năng giảm nhiệt độ điểm s-

ơng của khí tới -50C, còn dung dịch 98% ở cùng nhiệt độ có khả năng giảm điểm

50 60 70 80

90 95

98

99 99,5 99,7 99,85 99,96

điểm sơng ∆T khi biết nồng độ dung dịch DEG và nhiệt độ tiếp xúc

Độ hạ điểm sơng ∆T với dung dịch DEG có nồng độ 98%, nhiệt độ tiếp xúc là

270C, có khả năng hạ điểm sơng của hỗn hợp khí xuống ∆T = 160C, nghĩa là nếuhỗn hợp khí ẩm ban đầu có nhiệt độ điểm sơng là 60C thì sau khi sấy sẽ có điểm s-

ơng là - 100C Độ hạ điểm sơng còn phụ thuộc vào lu lợng tới của dung dịch DEG(I-119)

Hình 9 Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khívào nhiệt độ tiếp xúc với các dung dịch DEG (1 – 119)

Chương III.Các quy trình công nghệ sấy khí bằng

phương pháp hấp thụ

III.1.Sơ đồ và nguyên lý công nghệ sấy khí bằng glycol [1]

Hình 10:Sơ đồ và nguyên lý công nghệ sấy khí bằng glycol

1.Thùng chứa 2.Tháp hấp thụ 3.Tháp nhả hấp thụ 4.Thiết bị trao đổinhiệt

5.Thiết bị đun sôi đáy tháp 6.Thiết bị làm lạnh 7.Tháp tách

I.Khí đưa vào sấy II.Khí sau khi sấy III.Dung dịch glycol

IV Glycol bão hòa nước V.Nước đi tưới VI.Glycol thêm vào bù mất mát

VI

Khí được đưa vào thiết bị tách pha (1) để tách sơ bộ dòng nguyên liệu.Quathiết bị tách pha khí nguyên liệu được đưa vào đáy của tháp hấp thụ (2) Trongtháp hấp thụ (2) dòng khí đi từ dưới lên trên,dòng glycol đã tái sinh được bù thêmlượng glycol mất mát sẽ được đưa vào đĩa trên cùng và đi từ trên xuống.Trong tháphấp thụ này xảy ra sự tiếp xúc pha giữa pha lỏng của glycol và dòng khí nguyênliệu,sản phẩm đi ra ở đáy tháp là dòng dung môi bão hoà.Khí sản phẩm đi ra khỏitháp hấp thụ ở trên đỉnh và đi vào thiết bị tách pha để tách glycol bị cuốn theo và ta

có được sản phẩm dòng khí khô đi ra trên đỉnh của thiết bị tách pha.Dung môi bãohoà sau khi được lấy ra ở đáy của tháp hấp thụ (2) được đưa qua thiết bị trao đổinhiệt (4) để trao đổi nhiệt với dòng glycol tái sinh.Dòng glycol tái sinh này sau đóđược làm lạnh ở thiết bị làm lạnh (6) để đưa dung môi về nhiệt độ vần thiết trướckhi đi vào tháp hấp thụ.Dung môi bão hò sau khi được làm nguội ở thiết bị trao đổinhiệt (4) thì được đưa vào tháp tách (7).Tại tháp tách (7) ta thu được sản phẩm làdòng khí còn lại trên đỉnh của tháp còn dung môi bão hoà được đưa vào thiết bịnhả hấp thụ (3).Tại tháp nhả hấp thụ (3) xảy ra quá trình chưng để tách hỗn hợpglycol và nước.Sản phẩm glycol đặc có nhiệt độ sôi cao được lấy ra ở dưới đáytháp là glycol tái sinh ta đem đi tuần hoàn lại để hấp thụ dòng nguyên liệu ẩm,dònghơi được quay lại tháp nhả hấp thụ Sản phẩm hơi nước có nhiệt độ sôi thấp đượclấy ra ở đỉnh tháp và được làm lanh trước khi vào thiết bị tách pha.Tại thiết bị táchpha này ta thu được sản phẩm chủ yếu là dòng nước sạch.nước này một phần sẽđược tuần hoàn lại tháp nhả hấp thụ và 1 phần được đem đi sử dụng cho mục đíchkhác.Sản phẩm trên đỉnh của thiết bị tách pha này là một lượng nhỏ còn sót lại củahơi khí hydrocacbon

Lựa chọn các thiết bị chính cho công nghệ

a.Tháp hấp thụ và tháp nhả hấp thụ[2]

Tháp hấp thụ và tháp nhả hấp thụ là hai trong những thiết bị quan trọng nhấtcủa dây chuyền công nghệ.Do quá trình hấp thụ và nhả hấp thụ ngược nhau nên haiquá trình này có thể dung thiết bị như nhau nhưng ở những điều kiện vận hànhkhác nhau.Vai trò của tháp hấp thụ và tháp nhả hấp thụ trong việc sấy khí tương tựnhư vai trò của các thiết bị phản ứng trong các công nghệ chế biến khác nhưcracking,reforming…Tháp hấp thụ và nhả hấp thụ có nhiều loại nhưng chúng cócùng yêu cầu căn bản là có bề mặt tiếp xúc lớn để tăng hiệu suất của quá trình Dovậy việc lựa chọn tháp như thế nào có một vai trò quan trọng giúp cho dây chuyền

Đồ án chuyên ngành GVHD:PGS.TS.Lê Minh Thắng

công nghệ vận hành ổn định với năng suất thiết kế và kèm theo đó ta có thể tiết

kiệm chi phí sản xuất

Các loại thiết bị hấp thụ chính:

• Thiết bị hấp thụ loại bề mặt

Thiết bị hấp thụ loại bề mặt khá đơn giản.Trong thiết bị,khí và lỏng chuyển

động ngược chiều nhau trên bề mặt thoáng của chất lỏng (hình 10 và 11).Loại

thiết bị này có bề mặt tiếp xúc pha bé nên thường chỉ được dùng khi chất khí

hoà tan trong lỏng (ví dụ hấp thụ khí hydroclorua bằng nước lạnh).Các loại thiết

bị này thường được mắc nối tiếp nhau thành từng dãy.Trong trường hợp cần

làm nguội trong quá trình hấp thụ người ta thường tưới nước lên bề mặt thiết bị

hoặc nhúng toàn bộ thiết bị vào trong bể nước lạnh

Thiết bị có cấu tạo đơn giản và được phân thành 2 loại và loại ống và loạitấm.

-Thiết bị loại ống:Có cấu tạo giống thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm (hình12).Chất lỏng chảy dọc theo thành ống từ trên xuống,chất khí đi từ dưới lêntiếp xúc với màng chất lỏng và quá trình hấp thụ được thực hiện ở màng chấtlỏng trên thành ống.Để lấy nhiệt hấp thụ người ta cho nước lạnh vào khoảnggiữa các ống.Đường kính ống từ 25-50mm

-Thiết bị loại tấm:Gồm các bản xếp thẳng đứng song song với nhau ởkhoảng cách nhất định (hình 13).Bản có thể được chế tạo bằng kim loại,chất

Hình 13.Thiết bị hấp thụ

màng kiểu ống1.Thân

2.Ống

dẻo…Chất lỏng sẽ đi từ trên xuống chảy thành màng trên bề mặt bản nhờ bộphân phối 2.Khí đi ngược chiều từ dưới lên.

Thiết bị loại màng có những ưu điểm sau:

• Thiết bị hấp thụ loại phun

Loạ này gồm than 1 và hệ thống vòi phun 2.Những hạt chất lỏng được phun ratrong thiết bị sẽ tiếp xúc với dòng khí đi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xảyra.Loại thiết bị này không phù hợp với khí khó hoà tan

• Thiết bị loại tháp đĩa

Có nhiều thiết bị khác nhau được sử dụng cho quá trình hấp thụ nhưng loại thápđĩa được ứng dụng rộng rãi.Trong loại tháp đĩa người ta thường sử dụng tháp đệm hay tháp chóp

- Giới hạn làm việc tương đối rộng

Tuy nhiên tháp đệm có nhược điểm là khó làm ướt đều đệm.Do đó nếu áp suấtcao quá thì chất lỏng phân bố không đều.Vì vậy,người ta hải chia tầng và ở mỗitầng có đặt them bộ phận phân phối chất lỏng

Chế độ làm việc của tháp đệm:

Trong tháp đệm,chất lỏng chảy từ trên xuống,phân bố đều trên bề mặt đệmkhí đi từ dưới lên phân tán trong lỏng.Tuỳ thuộc vào vận tốc khí mà chế độ thuỷđộng trong tháp đệm là chế độ chảy dòng,xoáy hay sủi bọt.Ở chế độ dòng,vậntốc khí còn bé,lực hút phân tử lớn hơn lực ỳ nên chuyển khối được quyết địnhbằng khuếch tán phân tử.Tăng dần vận tốc khí đến khi lực ỳ bằng lực phân tửquá trình chuyển khối được quyết định không chỉ bằng khuếch tán phân tử màcòn có khuếch tán đối lưu.Chế độ thuỷ đông chuyển sang chế độ chảy quáđộ.Nếu tiếp tục tăng tốc độ của dòng khí nữa lên ta có chế độ xoáy và quá trìnhchuyển khối được quyết định bởi khuếch tán đối lưu.Đến một giới hạn nào đócủa vận tốc khí sẽ xảy ra hiện tượng đảo pha.Lúc này chất lỏng sẽ choán toàn

bộ tháp và trở thành pha liên tục,còn khí phân tán vào lỏng và trở thành phaphân tán,vận tốc ứng với điểm đó gọi là vận tốc đảo pha.Do khí sục vào lỏngnên tạo bọt

Theo thực nghiệm thì quá trình thì quá trình chuyển khối ở chế độ sủi bọt là tốtnhất,song trong thực tế tháp đệm chỉ làm việc ở chế độ đảo pha vì nếu tăng tốc

độ dòng khí quá cao sẽ rất khó đảm bảo quá trình ổn định.Ở chế độ này chấtlỏng chảy thành màng bao quanh đệm nên còn gọi là chế độ màng

Chế độ làm việc tháp chóp:

Tháp đĩa chóp là tháp gồm nhiều đĩa và trên đĩa có lắp nhiều chóp.Trên mỗiđĩa có ống chảy chuyền để vận chuyển chất lỏng từ đĩa này đến đĩa khác.Số ốngchảy chuyền phụ thuộc vào kích thước tháp và lưu lượng chất lỏng.Ống chảychuyền được bố trí theo nhiều cách khác nhau.Khí đi từ dưới lên qua ống hơivào chóp qua khe chóp để tiếp xúc với chất lỏng trên đĩa.Chóp thường có cấutạo tròn,than tháp có cấu tạo tròn để khí đi qua

Hình 16:Chế độ làm việc của tháp đĩa chópHiệu quả của quá trình phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc khí,nếu vận tốc khí béthì khả năng sục khí kém nhưng nếu vận tốc khí quá lớn sẽ làm bắn chất lỏnghoặc cốn chất lỏng theo.

b.Thiết bị tách pha [5]

Tuỳ theo hình dáng bình tách mà ta có các hình dáng sau:Bình tách đứng,bình táchngang

Theo số pha thì ta có bình tách 2 pha và bình tách 3 pha

Để chọn đúng loại bình tách phải dựa vào các ứng dụng kỹ thuật cũng như các chỉtiêu kinh tế và ưu,nhược điểm của từng loại

Van an toàn nhằm bảo vệ bình tách khỏi áp suất cao vượt quá áp suất chophép.

Các bình tách thường bao gồm 4 khu vực :

-Phần 1:Phần tách khí chủ yếu,nơi xảy ra quá trình tách chủ yếu phần chấtlỏng tự do trong dòng hỗn hợp lỏng khí

-Phần 2:Phần lắng chất lỏng

-Phần 3:Phần chứa chất lỏng

-Phần 4:Phần bẫy các giọt chất lỏng liên kết chúng lại và rơi xuống

• Bình tách đứng :

Sản phẩm vào bình tách phải qua bộ phận dẫn hướng gây ra việc tách sơ bộ bởi

ba tác động đồng thời:trọng lực,ly tâm và va chạm.Khí được tách bay lên phíatrên ,trong khi chất lỏng rơi xuống nơi chứa,các giọt lỏng nhỏ được thu hồi nhờmàn chắn sương

Ưu điểm:Bình tách đứng có thể điều khiển lượng tương đối lớn chất lỏng mà

không bị cuốn theo dòng khí,nó điều khiển mức thấp hơn.Thường dung chonhững giếng có tỉ lệ khí dầu từ thấp đến trung bình.Bình tách đứng cũng có thểkiểm soát cát,hạt rắn,khuynh hướng chất lỏng bay hơi trở lại được giảm thiểu vìdiện tích mặt cắt ngang bé,đây cũng là một ưu điểm vì nó chiếm không gian béphù hợp giàn khai thác chật hẹp

Nhược điểm:Chi phí chế tạo,vận chuyển đến nơi lắp đặt cao.Khi hai bình tách

có cùng công suất thì bình tách đứng thường có kích thước lớn hơn bình táchngang

• Bình tách ngang :

Loại bình tách này có thể dạng ống đơn hoặc ống kép

Trong bình tách ống đơn sản phẩm qua lối vào đến tấm chắn tại đây cũng diễn

ra quá trình tách sơ bộ,chất lỏng rơi xuống nơi chứa,nơi khí ra cũng có mànchắn sương

Trong bình tách ống kép,ống trên hoạt động như bình tách trong khi ống dưới

có chức năng tồn trữ chất lỏng.Khí di chuyển ống trên với vận tốc cao hơn

Ưu điểm:Bình tách loại này có thể tách 3 pha khí-dầu-nước,bình tách ngang có

diện tích tiếp xúc dầu khí lớn,cho phép khí thoát ra nhanh hơn.Vì thế nó có thể

xử lý thể tích khí nhiều,tính kinh tế và hiệu suất cao,chi phí chế tạo rẻ,chi phívận chuyển thấp hơn so với bình tách đứng.Chúng cũng thuận lợi hơn cho việclắp đặt và bảo hành.Bình tách ngang hạn chế dòng rối và tạo bọt.Với cùng mộtcông suất cho trước bình tách ngang nhỏ hơn và rẻ hơn bình tách đứng.Bìnhtách ngang thường dùng cho những giếng có tỉ lệ khí-dầu (GOR) cao

Nhược điểm:Bình tách ngang khó điều khiển mức,không gian dao động mức bị

giới hạn.Việc làm sạch gặp khó khan vì thế không thuận tiện cho những giếngnhiều cát.Bình tách ngang chiếm không gian lớn nhưng có thể giảm thiểu bằngcách xếp chồng các bình tách

• Nguyên lý tách :

Có nhiều kỹ thuật khác nhau ứng dụng vào việc tách lỏng-khí nhưng có thể xếpvào hai loại là tách cơ học và tách hoá phẩm dựa trên nguyên tắc cân bằng nhiệtđộng khí lỏng.Bình tách cơ học theo 3 cơ chế:tách nhờ trọng lực,tách nhờ lytâm và tách nhờ va đập