Tiểu Luận Công Nghệ Hoá Lỏng Khí Đồng Hành LPG

tử này cũng nh hỗn hợp của chúng ở nhiệt độ và áp suất bình thờng tồn tại ở trạng thái khí, nhng có thể bị hoá lỏng bởi làm lạnh, nén hay kết hợp cả hai quá trình.. Đặc trng lớn nhất của

Muc lôc

3 Phơng pháp hấp phụ 35

 Công nghệ hoá lỏng khí đồng hành LPG

2

Mở Đầu

Việt Nam có một tiềm năng về khí khá phong phú Nhà máy chế biến khí ở Dinh Cố (Bà Rịa-Vũng Tàu) hàng năm cung cấp 300.000 tấn khí hoá lỏng LPG chứa propan và butan Do đặc điểm khí của Việt Nam chứa rất ít H2S (0,02 g/m3) nên đây là loại khí rất sạch, rất thuận lợi cho chế biến và sử dụng, điều này cho phép thu đợc sản phẩm LPG đạt chất lợng cao Nếu từ LPG có thể chuyển sang các nguyên liệu cho tổng hợp Hữu cơ - Hoá dầu thì giá trị kinh tế sẽ cao hơn nhiều so với việc sử dụng làm nhiên liệu Mặc dù hiện nay ở Việt Nam, LPG chủ yếu chỉ đợc

sử dụng làm nhiên liệu đốt dân dụng nhng trong tơng lai các công nghệ chuyển hoá LPG thành các nguyên liệu cho tổng hợp Hữu cơ - Hoá dầu sẽ phát triển rất mạnh

mẽ Do đó trong bài tiểu luận này em xin trình bày về công nghệ hoá lỏng khí đồng hành LPG và những ứng dụng của nó

Trong những năm gần đây, khí hơi đốt dầu mỏ hoá lỏng (Liquefied Petroleum Gas - LPG) là một nguồn cung cấp hơi đốt rất quan trọng đối với nớc ta, cả trong dân dụng và công nghiệp Nó đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Từ thực tiễn quý báu này, dần dần, từ chỗ chúng ta nhập khẩu khí dầu mỏ hoá lỏng chủ yếu, sang chủ động sản xuất đợc nhờ có nhà máy xử lý khí Dinh Cố, chế biến và xử lý một lợng khí đồng hành từ các mỏ dầu của nớc ta nh: Bạch Hổ, Gần đây, chúng ta còn phát hiện và có những hớng phát triển mới đối với những mỏ khí lớn nh: Lan Tây, Lan Đỏ với quy mô lớn hơn, không chỉ dừng lại ở việc cung cấp LPG cho mục đích hơi đốt thông thờng

Ngày nay trên thế giới cũng nh ở Việt nam, nhu cầu sử dụng khí đốt ngày càng tăng Chính vì thế mà nền công nghiệp khai thác và chế biến khí ngày càng phát triển để có thể đáp ứng đợc nhu cầu tiêu thụ ở Việt Nam trữ lợng khí phát hiện đợc rất nhiều hứa hẹn một tiềm năng to lớn của đất nớc Trong khi lợng dầu thô ngày càng giảm, cạn kiệt thì nguồn nhiên liệu khí mới coi nh bắt đầu Do đó, trong những năm tới nhu cầu tiêu thụ khí sẽ tăng lên, đặc biệt là LPG và LPG có rất nhiều u

điểm nh: dễ vận chuyển, sạch, không độc hại, không ô nhiễm, nhiệt năng cũng nh năng lợng cung cấp cho các quá trình lớn

Trong tơng lai không xa, LPG sẽ thay thế xăng trong các động cơ vì sử dụng nhiên liệu này có rất nhiều u điểm trong đó đặc biệt là không gây ô nhiễm môi tr-ờng và rất an toàn và lại rất rẻ Hiện nay LPG chủ yếu đợc sử dụng trong lĩnh vực

đun nấu, sinh hoạt, các lò công nghiệp Ngoài ra, trong vài năm tới LPG sẽ đợc sử

3

dông trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc cña toµn x· héi ChÝnh v× thÕ nh÷ng thËp kû tíi sÏ

lµ thËp kû cña ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ dÇu- khÝ ho¸ láng LPG

4

phần I Giới thiệu chung về LPG

I.1 Giới thiệu chung [5]

LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng (liquified Petroleum Gas) LPG

là sản phẩm thu đợc từ quá trình chế biến dầu bao gồm hỗn hợp của loại hydro hoá khác nhau

Thành phần hoá học chủ yếu của LPG là hydro hoá dạng parafin, có công thức chung là: CnH2n+2, nh:

Propan (C3H8)Propylen (C3H6)Butan (C4H10)Buten (C4H8)Tuy nhiên vẫn có khả năng xuất hiện dấu vết của Etan (C2H6), Etylen (C2H4) hoặc pentan (C5H12), Butadien-1,3 (C4H6) có thể xuất hiện nhng không đạt tới tỷ lệ

đo đợc

Trên thế giới, việc khai thác khí đã đợc phát triển và ứng dụng từ lâu, nhất là các nớc thuộc vùng Bắc Âu và Mỹ la tinh Ngoài ra LPG là một trong những sản phẩm của các nhà máy lọc dầu có tính thơng mại

Hiện nay, ở Việt Nam khí đợc khai thác từ:

- Các mỏ dầu nh Bạch Hổ, Đại Hùng, Rồng, Bunga Kelwa, Hồng Ngọc và Rạng Đông Khí đợc tách ra khỏi pha lỏng gọi là khí đồng hành Từ năm

1995, khí đợc đa vào sử dụng chạy tuốc bin tại nhà mày điện Phú Mỹ

- Các mỏ khí ở thềm lục địa nam Việt Nam thuộc bể tràm tích Nam Côn Sơn và bồn trũng Cửu long

LPG đợc dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu cho nhu cầu dân dụng, công nghiệp và giao thông vận tải LPG là loại chất đốt dân dụng rẻ và sạch, có nhiệt l-ợng cao, an toàn, dễ sử dụng, ít gây ô nhiễm môi trờng nên rất phổ biến trên các nớc tiên tiến hiện nay

5

Sản phẩm LPG có thể có hydrocarbon dạng olefin hay không có olefin phụ thuộc vào phơng pháp chế biến.

Sản phẩm LPG thơng mại bao gồm ít nhất một thành phần nh danh mục kể trên trong đó chỉ có hỗn hợp Propan – Butan là thích hợp cho việc chế biến thành sản phẩm khí đốt gia dụng vì chúng có áp suất bão hoà và nhiệt độ bay hơi thích hợp trong những điều kiện cụ thể Hiện nay LPG đợc đề cập chủ yếu là hỗn hợp của Propan – Butan LPG của Petrolimex Gas là hỗn hợp có tỷ lệ Propan/ Butan từ 30/70 đến 50/50 % về thể tích

I.2 nGUồN GốC THàNH PHầN Vá TíNH CHấT CủA KHí ĐồNG HàNHKhí đồng hành nhận đợc từ các mỏ dầu cùng với quá trình khai thác dầu mỏ Trong thành phần của khí đồng hành ngoài cấu tử chính là metan còn có etan, propan, butan và các hydrocacbon nặng với hàm lợng đáng kể Thành phần những cấu tử cơ bản trong khí thay đổi trong một phạm vi khá rộng tuỳ theo mỏ dầu khai thác

Ngoài ra trong thành phần khí đồng hành còn có H2O, H2S và các hợp chất chứa lu huỳnh, CO2, N2, và He

Ngời ta có thể phân loại khí theo hàm lợng hydrocacbon từ propan trở lên Khí giàu propan, butan và các hydrocacbon nặng đợc gọi là khí béo (hoặc khí dầu) Từ khí này ngời ta chế đợc xăng khí, khí hoá lỏng (LPG) và các hydrocacbon riêng biệt cho tổng hợp hữu cơ Còn khí chứa ít hydrocacbon nặng (từ propan trở lên) gọi là khí khô (hoặc khí gầy), đợc sử dụng làm nhiên liệu cho công nghiệp và đời sống, làm nguyên liệu cho công nghệ tổng hợp hữu cơ, nguyên liệu cho nhà máy phân

đạm, sản xuất etylen, axetylen, etanol

Trong bảng sau đa ra thành phần của khí đồng hành khai thác từ một vài mỏ ở

CHLB Nga và Việt Nam Thành phần các cấu tử tính bằng phần trăm thể tích [1]

Quibisep Volgagrad Bạch Hổ Đại Hùng Rồng

-Thuật ngữ “ Khí đồng hành hoá lỏng ” (LPG) dùng để chỉ hỗn hợp các hydrocacbon

mà các cấu tử chính trong đó là propan, n-butan, isobutan, propen và buten Các cấu

6

tử này cũng nh hỗn hợp của chúng ở nhiệt độ và áp suất bình thờng tồn tại ở trạng thái khí, nhng có thể bị hoá lỏng bởi làm lạnh, nén hay kết hợp cả hai quá trình LPG đợc sản xuất từ hai nguồn riêng biệt Thứ nhất là tách từ dầu thô và khí tự nhiên ở nơi sản xuất từ mỏ chứa Lợng Propan, Butan trong dòng lỏng khác nhau rất nhiều, phụ thuộc vào bản chất của mỏ chứa

Mức độ nhận Propan, Butan và các hydrocacbon nặng hơn từ khí phụ thuộc vào bản chất của khí đợc sản xuất ra và đặc tính của khí đợc vân chuyển đến ngời tiêu thụ Trớc khi tàng trữ hay vận chuyển dầu thô bởi tàu chở dầu, áp suất hơi của nó phải đợc làm thấp đi để có thể chứa trong các xitéc của tàu thuỷ Quá trình làm giảm trên, đợc gọi là quá trình làm ổn định, đợc thực hiện bởi sự tách Propan, Butan

và các cấu tử nhẹ hơn để tạo thành dầu thô và khí tự nhiên đã đợc ổn định hoá Trong trờng hợp này, các cấu tử trong LPG chủ yếu là các hydrocacbon no nh

propan, n-butan và isobutan.

Thứ hai, LPG đợc tạo thành từ các quá trình xử lý và chế biến dầu thô nh là một sản phẩm phụ từ các thiết bị hoá học Phần Propan, Butan còn lại trong dầu thô đã

đợc ổn định hoá bị tách ra trong quá trình tinh chế ở cột phân đoạn dầu thô Các thành phần của LPG này là propan, n-butan và isobutan Ngoài ra LPG còn đợc sản xuất từ các quá trình chuyển hoá nh reforming xúc tác, cracking nhiệt, cracking xúc tác và hydrocracking Thành phần của LPG này phụ thuộc vào các quá trình trên nhng đặc trng là bao gồm cả những hợp chất no (propan, n-butan, isobutan) và cả

những hợp chất không no nh propen và buten

Tính chất vật lý của các cấu tử chính trong LPG đợc chỉ ra trong bảng sau: [7]

Cấu tử Nhiệt độ

sôi, 0 C (ở 101,3 kPa)

áp suất hơi, kPa

(ở 37,8 0 C)

Tỷ trọng của lỏng, kg/m 3

(ở áp suất hơp bão hoà, 15,6 0 C)

Nhiệt cháy, kJ/kg

II Một số đặc tính hoá lý thơng mại

1 Trạng thái tồn tại

ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thờng, LPG tồn tại ở trạng thái hơi Do LPG

có tỷ số giãn nở lớn: 1 đơn vị thể tích Gas lỏng tạo ra 250 đơn vị thể tích Gas hơi, vì vậy để thuận tiện và kinh tế trong tồn chứa, vận chuyển, LPG đợc hoá lỏng bằng cách nén vào các bình chứa chịu áp lực ở nhiệt độ thờng hoặc làm lạnh hoá lỏng để tồn chá ở áp suất thấp

Đặc trng lớn nhất của LPG là chúng đợc tồn chứa ở trạng thái bão hoà, tức là tồn tại ở cả dạng lỏng và dạng hơi, nên với thành phần không đổi (Ví dụ: 70% Butan và 30% Propan) áp suất bão hoà trong bình chứa không phụ thuộc vào lợng LPG có trong bình, mà hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài

Khi chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, LPG thu nhiệt Năng lợng cần thiết lấy

từ bản thân LPG và từ môi trờng xung quanh, vì vậy nhiệt độ LPG và bình chứa giảm xuống Đặc biệt khi quá trình hoá hơi xảy ra dữ dội gây, do giảm áp đến áp suất khí quyển, LPG làm lạnh không khí, bình chứa gây nên hiện tợngtạo tuyết hoặc sơng (khi này nhiệt độ đạt đến nhiệt độ điểm sơng) Ngợc lại khi hơi LPG ngng tụ chuyển sang pha lỏng thì LPG toả nhiệt dẫn đến làm tăng nhiệt độ LPG và thiết bị công nghệ tồn chứa dẫn đnế tăng áp suất của LPG

Vì vậy nếu thoát ra ngoài hơi Gas sẽ lan truyền dới mặt đất ở những nơi trũng

nh rãnh nớc , hố ga tuy nhiên hơi cũng phân tán ngay khi có gió.…

4 áp suất hơi bão hoà

8

áp suất hơi bão hoà của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài của thiết bị

và tỷ lệ thành phần Butan/Propan LPG với thành phần 70% Butan và 30% Propan

có áp suất hơi bão hoà 6kg/cm2, ở cùng điều kiện nhiệt độ khi thay đổi thành phần hỗn hợp, áp suất hơi bão hoà cũng thay đổi áp suất hơi của Gas phụ thuộc rất lớn vào môi trờng xung quanh Nhiệt độ môi trờng càng cao, áp suất hơi trong bồn chứa càng lớn

5 Tính dãn nở

Propan và Butan là các loại khí ở trạng thái tự nhiên, nhng đợc nén thành trạng thái lỏng để vận chuyển và tàng trữ Sự dãn nở nhiệt của LPG lỏng rất lớn (lớn gấp 15- 20 lần so với nớc và lớn hơn rất nhiều so với cácác sản phẩm dầu mỏ khác) Do đó các bình chứa, bồn chứa LPG chỉ đợc chứa đến 80 –85% dung tích toàn phần để có không gian cho LPG lỏng dãn nở khi nhiệt độ tăng Khí hoá lỏng, Propan luôn luôn sôi ở nhiệt độ thờng Mọi sự giảm nhẹ áp suất hoặc tăng nhiệt độ

đều làm cho Propan sôi và tạo hơi Đây là đặc tính nổi bật cần đợc quan tâm khi chuyển khí hoá lỏng từ bồn này sang bồn khác

Khi chuyển sang pha hơi 1 đơn vị thể tích lỏng tạo ra 250 lần đơn vị thể tích hơi Điều này mang một ý nghĩa kinh tế rất lớn so với các loại khí nén khác, vì chỉ cần ít không gian, tức là thiết bị công nghệ nhỏ cho tồn chứa vận chuyển Gas có tốc độ bốc hơi nhanh và toả lan trong không khí với một thể tích bằng 250 lần lớn hơn một đơn vị thể tích ở trạng thái lỏng Do dó, trong mọi trờng hợp không đợc để Gas xì thoát ra ngoài khi khu vực xung quanh so nguồn lửa hở, vì dễ bị bắt cháy

6 Giới hạn cháy nổ

Giới hạn cháy nổ của hoi Gas trong hỗn hợp không khí- Gas hay trong hỗn hợp oxy- Gas là phần trăm thể tích hơi Gas để tự bắt cháy, nổ Giới hạn cháy nổ của hơi Gas trong không khí rất hẹp từ 1,5- 10% thể tích Chính vì vậy, LPG an toàn cháy nổ hơn rất nhiều nhiên liệu khác

Giới hạn cháy nổ của LPG trong hỗn hợp không khí – Gas đợc trình bày trong bảng 1

Bảng 1: Giới hạn cháy của LPG trong hỗn hợp không khí Gas.–

(% thể tích)

Giới hạn cháy nổ trên(% thể tích)

9

Chỉ tiêu đáng lu ý nhất là thành phần hoá học của LPG mà chủ yếu là Propan

và Butan Hàm lợng Propan càng nhiều thì áp suất hơi càng cao, nhiệt trị càng lớn

Nhiệt trị của LPG so với một số loại nhiên liệu, năng lợng khác đợc trình bầy trên bảng 2

Bảng 2: Nhiệt trị của LPG và một số loại nhiên liệu, năng lợng

năng lợng

Nhiệt lợng có ích (kcal/kg)

Nhiệt lợng toàn phần(kcal/kg)

400

22004700

- Nhiệt lợng toàn phần: Tổng nhiệt lợng sinh ra trình cháy hoàn toàn.

- Nhiệt lợng có ích= Nhiệt lợng toàn phần – Nhiệt lợng phải cung cấp để hoá hơi sản phẩm phụ của phản ứng cháy(nớc)

Một cách tơng đối có thể so sánh: Nhiệt lợng do 1 kg LPG cung cấo bằng 14KWh điện năng, bằng 1,5 lít dầu hoả…

8 Nhiệt độ tự bắt cháy

Nhiệt độ tự bắt cháy là nhiệt độ mà ở đó có phản ứng cháy tự xảy ra đối với hỗn hợp không khí- nhiên liệu (hoặc oxy- nhiên liệu) Nhiệt độ tự bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ không khí/ nhiên liệu , áp suất hỗn hợp Một số giá trị đặc trng nhiệt độ tự bắt cháy của một số loại nhiên liệu tại áp suất khí quyển (trong không khí hoặc trong oxy) đợc trình bày ở bảng 3:

Bảng 3: Nhiệt độ tự bắt cháy của một số loại nhiên liệu tại áp suất

khí quyển

Nhiệt độ ngọn lửa của nhiên liệu cháy trong không khí hoặc oxy đợc

xác định bằng phơng pháp đo hoặc tính toán Nhiệt độ ngọn lửa của LPG và một số loại nhiên liệu khác đợc trình bày trên bảng 4:

11

Bảng 4: Nhiệt độ ngọn lửa của một số loại nhiên liệu

liệu

Nhiệt độ ngọn lửa (0C)

Bảng 5: Vận tốc ngọn lửa của một số là nhiên liệu

(cm/s)

2,5430,48

44,082,2216

30,48

82,2210

8,89

286342

11 Trị số Octan

12

Trị số Octan của LPG rất cao Trị số Octan của Propan và Butan theo tiêu chuẩn ASTM đợc trình bày trong Bảng 6:

Bảng 6: Trị số Octan của Propan và Butan

Thành phần

LPG

Trị số Octan ASTMPhơng pháp động cơ D-

13 Tính độc

LPG hoàn toàn không gây độc cho ngời, không gây ô nhiễm môi trờng Tuy mhiên, do hơi Gas nặng hơn không hkí, vì vậy nếu rò rỉ ra ngoài trong môi trờng kín sẽ chiếm chỗ của không khí và có thể gây ngạt LPG còn là nhiên liệu rất sạch: hàm lợng lu huỳnh thấp (<0,02%), khi cháy chỉ tạo ra khí CO2 và hơi nớc, lợng khí

độc SO2, H2S, CO của quá trình cháy là rất nhỏ, không gây ảnh hởng tới môi trờng

14 Màu sắc, mùi vị:

LPG ở thể lỏng và hơi đều không màu, không mùi Vì lý do an toàn nên LPG

đợc pha thêm chất tạo mùi để dễ phát hiện khi rò rỉ Các nhà sản xuất trộn vào Gas những chất tạo mùi đặc trng Theo đa số các tiêu chuẩn an toàn, chất tạo mùi và nồng độ pha chế phải thích hợp sao cho có thể phát hiện đợc trớc kho hơi Gas rò đạt nồng độ bằng 1/5 giới hạn nổ dới Khi trong không khí có độ 0,5% Gas là ta đã có thể ngửi thấy mùi

LPG thơng mại thờng đợc pha thêm chất tạo mùi Etyl Mecaptan và khí này

có mùi đặc trng, hoà tan tốt trong LPG, không độc, không gây ăm mòn kim loại và

13

tốc độ bay hơi gần với LPG nên nồng độ trong LPG không đổi khi bình chứa đợc sử dụng cho đến hết.

15 Yêu cầu kỹ thuật đối với khí đốt hoá lỏng

C4H8 với C3H8, và/ hoặc C3H6

áp suất hơi ở

37,80C, kpa, max

ASTM D-

1267 hoặc ASTM D- 2598

II ứng dụng của LPG [5]

LPG đợc sử dụng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống Một cách tơng đối có thể phân chia các ứng dụng của LPG nh sau:

1 Sử dụng LPG trong dân dụng: Trong đời sống hàng ngày LPG đợc sử dụng rất rộng rãi:

- Sử dụng trong nấu nớng: sử dụng cho các bếp Gas dân dụng, lò nớng,

14

- Sử dụng LPG thay thế điện trong các bình đun nớc nóng: Bình đun nớc nóng bằng LPG đã đợc phát triển rất rộng rãi trên thế giới, đặc biệt là tại cácác nớc ôn đới ở Việt Nam, việc sử dụng các bình đun nớc dạng này còn tơng đối hạn chế.

- Ngoài ra còn rất nhiều ứng dụng LPG trong các hệ thống sởi ấm nhà ở, chiếu sáng, giặt là

2 Sử dụng LPG trong thơng mại: Việc sử dụng LPG trong thơng mại, cũng tơng tự nh trong dân dụng nhng ở quy mô lớn hơn rất nhiều:

- Sử dụng LPG trong các nhà hàng: sử dụng cho các bếp công nghiệp, lò nớng, đun nớc nóng

- Sử dụng LPG cho các lò nớng công nghiệp với công suất lớn

- Sử dụng LPG cho các bình nớc nóng trung tâk (cung cấp nớc nóng cho

hệ thống)

3 Sử dụng LPG trong công nghiệp : LPG đợc sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp: gia công kim loại, hàn cắt ghép, nấu và gia công thuỷ tinh, lò nung sản phẩm silicat Khử trùng đồ hộp, lò đốt rác, sấy màng sơn, bản cực ắc quy, đốt mặt sợi vải

4 Sử dụng LPG trong nông nghiệp: sử dụng sấy nong sản ngũ cốc thuốc lá, sấy chè, sấy cà phê, lò ấp trứng, đốt cỏ, sởi ấm nhà kính

5 Sử dụng LPG trong giao thông: LPG là một nhiên liệu lý tởng thay hế xăng cho động cơ đốt trong vì trị số Octan rất cao giá thành rẻ ít gây ô nhiễm môi trờng, đơn giản hoá cấu tạo động cơ

6 Để cung cấp cho khách hàng công nghiệp thì có 4 phơng pháp cung cấp chính cho khách hàng công nghiệp:

1 Nhóm bình hoá hơi tự nhiên:

Dùng cho các khách hàng tiêu thụ không nhiều, công suất tiêu thụ nhỏ Chỉ cần hệ thống 2 dàn bình mắc song song là có thể đáp ứng đợc nhu cầu ở hệ thống này các bình đợc nối với nhau ra một ống góp để rồi qua một van điều áp cấp 1 giảm áp suất xuống với cần thiết tuỳ thuộc vào mỗi khách hàng Hệ thống 2 dàn chai đợc mắc song song nhằm mục đích khi một dàn hết thì chỉ cần gạt bộ đổi chiều

tự động sử dụng dàn chai bên kia và cứ thế lần lợt thay đổi nhau đảm bảo quá trình làm việc liên tục không bị gián đoạn Các bình thờng sử dụng loại bình 48 kg Trong ngành công nghiệp LPG hiện nay, Gas đợc sử dụng rất rộng rãi, ở rất nhiều

15

lĩnh vực nh: Đun nấu, bình nóng lạnh, lò công nghiệp Hiện nay xã Bát Tràng đã đa Gas vào trong các lò đốt để thay than, vì sử dụng than cho hiệu suất sản phẩm thấp chỉ 30- 40% sản phẩm loại 1, nhng khi sử dụng nhiên liệu Gas thì hiệu suất sản phẩm rất cao từ 95- 99% sản phẩm loại 1 đồng thời lại không ô nhiễm môi trờng

nh than và lại rất thuận tiện, sạch sẽ Một lò đốt công nghiệp , 2 m3, hay 5 m3 thờng

sử dụng từ 6 đến 12 bình

2 Nhóm bình cùng với thiết bị hoá hơi:

Khi đòi hỏi sử dụng công suất tiêu thụ cao hơn mà các bình không đủ để đáp ứng, đồng thời tận dụng tối đa lợng Gas trong bình, chúng ta lắp đặt các bình cùng với thiết bị hoá hơi ở thiết bị này, lợng lỏng rút từ bình ra đợc hoá hơi và trộn với dòng hơi lấy từ bình đem đi tiêu thụ Để có thể rút lỏng và hơi từ bình chứa, có thể

sử dụng van kép vừa rút lỏng vừa rút hơi, hoặc sử dụng 2 van, một van rút lỏng và một van rút hơi Vì áp suất trong bình rất cao( 6- 8 at) nên cần phải có điều áp công nghiệp để giảm áp xuống phù hợp với mức tiêu thụ, thờng từ 0,02- 0,04 at

Hệ thống sơ đồ này, phù hợp với những nơi có diện tích không gian nhỏ hẹp, không đủ để lắp đặt xây dựng bồn chứa Đồng thời, với phơng pháp này cũng hạn chế đợc nhiều chi phí vì không phải xây dựng bồn chứa cũng nh các điều kiện an toàn &PCCC cho bồn chứa mà vẫn đáp ứng đợc yêu cầu

3 Bể chứa có thiết bị hoá hơi:

Khi hệ thống bình chứa cùng với thiết bị hoá hơi không đáp ứng đợc công suất sử dụng nh ở các lò sấy công nghiệp thì đòi hỏi phải có bồn chứa cùng với thiết

bị hoá hơi

4 Bồn chứa LPG cùng với thiết bị trộn và thiết bị hoá hơi:

Khi đòi hỏi lợng khí vào ổn định và đông đều thì cần có thiết bị trộn để đảm bảo hỗn hợp khí cháy đợc tốt nhất, ngọn lửa cháy ổn định và tận dụng tối đa lợng Gas sử dụng

16

pHầN II

công nghệ hóa lỏng LPG

I Quá trình làm sạch khí.

Trong KĐH ngoài thành phần hyđrocacbon, khí còn có lẫn các tạp chất cơ học, các tạp chất thể lỏng, các phi hydrocacbon nh : dioxit cacbon, Nitơ, hợp chất lu huỳnh (hydro sunfua, dietyl sunfit, thiofen) chủ yếu là hydro sunfua, hơi nớc các hạt rắn, hydro các bon thể lỏng Sự tồn tại của các hợp chất nêu trên trong KĐH sẽ gây ảnh hởng xấu tới tình trạng làm việc của thiết bị, phức tạp trong vận chuyển bảo quản, không an toàn trong sử dụng Chính vì vậy quá trình làm sạch khí là vô cùng quan trọng và cần thiết Công nghệ chính của quá trình làm sạch khí gồm hai quá trình đó là :

xiclon Xiclon hoạt động dựa vào

nguyên lý sử dụng lực ly tâm xuất

hiện khi các dòng khí có chứa bụi

đợc thổi với tốc độ cao theo

ph-ơng tiếp tuyến với thành thiết bị,

sau đó theo đờng xoắn ốc Bụi

tâm rơi xuống thùng chứa, còn dòng khí đã sạch bụi đợc dẫn theo ống dẫn ở giữa xiclon [1].

b).Làm sạch khí bằng phơng pháp ớt

Cho khí lẫn bụi đi qua lớp chất lỏng hoặc phun chất lỏng thành cáchạt nhỏ vào dòng khí, chất lỏng làm ẩm bụi, làm cho kích thớc và trọnglợng của bụi tăng lên rồi

bị cuốn theo chất lỏng

Làm sạch bằng phơng pháp ớt có thể tiến hành dới tác dụng của trọng lực, lực quán tính và lực ly tâm thiết bị làm sạch có các loại khác nhau :

Các phơng pháp vừa nêu trên đều có những nhợc điểm nh :

- thiết bị lắng dớitác dụng trọng lực thì cồng kềnh, hiệu quả thấp

- Thiết bị lắng dới tác dụng ly tâm thì gọn hơn nhng không thể lọc hoàn hảo đối với các hạt nhỏ, tốn nhiều năng lợng

- Làm sạch bằng phơng pháp ớt thì một số trờng hợp không dùng đợc vì khí bị làm nguội và bão hoà hơi nớc

Vì vậy ngời ta đa ra phơng pháp điện trờng để làm sạch khí Phơng pháp này có những điểm lợi là:

+ Độ làm sạch cao 90 ữ 99%

+ Năng lợng tiêu hao ít, trở lực không quá 3 ữ 15 mm cột nớc

+ Tiến hành làm sạch nhiệt độ cao, trong môi trờng ăn mòn hoá học

+ Có thể tự động hoá và cơ khí hoá hoàn toàn

Tách bụi bằng thiết bị lọc điện dựa vào sự ion hoá khí tức là phân ly khí thành ion có điện tích âm và dơng chuyển động tới các điện cực trái dấu Khi hiệu

điện thế một chiều khoảng vài nghìn Vôn các khí bị ion hoá hoàn toàn, do sự va chạm các hạt bụi cũng bị nhóm điện và di chuyển tới các bản cực và bám vào bản cực đó, các hạt bụi này cũng sẽ phóng điện và rơi tự do trọng lợng của nó hoặc bị rung động Để tăng khả năng ion hoá ngời ta có thể làm ẩm khí

Ngng tụ trong các hệ thông công nghệ xử lý sau này, kết quả sẽ tạo ra các điều kiện hình thành các hydrat với hydrocacbon Các hydrat này là các tinh thể màu trắng giống nh tuyết hoặc nớc đá đợc nén ép lại[1].

Các hydrat dễ đóng cục chiếm các khoảng không trong các ống đẫn hay các thiết bị, phá vỡ điều kiện làm bình thờng đối với các đây chuyển khai thác, vận chuyển, và chế biến khí Ngoài ra sự có mặt của hơi nớc và các tạp chất chứa lu huỳnh (H2S và các chất khác) sẽ là tiền đề thúc đẩy sự ăn mòn kim loại, làm giảm tuổi thọ và thời gian sử dụng của các thiết bị, công trình

Hydrat là hợp chất có thể tông tại một cách bền vững dạng tinh thểlà dung dịch rắn trong đó các phân tử nớc dung môi nhờ các liên kết hydro tạo thành “khung” hydrat

ở mỗi nhiệt độ tơng ứng với áp suất xác định, KTN bão hoà hơi nớc có khả năng tạo hydrat Khi nhiệt độ không đổi, để tạo hydrat cần áp suất càng lớn với hydrocacbon có trọng lợng phân tử càng nhỏ Để thực hiện quá trình hydrat cần áp suất riêng phần của hơi nớc trong hỗn hợp khí lớn hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat[1]

Đặc trng cho hàm lợng ẩm của KTN ngời ta dùng điểm sơng - đó là nhiệt độ mà khi ở thấp hơn nhiệt độ đó hơi nớc bị ngng tụ (thoát khỏi khí ở dạng hạt sơng) [1] Khí đợc sấy khô với mục đích tách hơi nớc và tạo cho khí có nhiệt độ điểm sơng theo nớc thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí đợcvận chuyển hay chế biến

Trong công nghiệp các phơng pháp sấy khô khí sau đây thờng đợc sử dụng :

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp phụ sấy khí

1, 2 Các tháp hấp phụ có chứa các lớp chất hấp phụ

3 Bộ phận gia nhiệt

II Khí sau khi sấy

III Khí đa qua gia nhiệt để tái sinh

IV Khí ẩm sau tái sinh chất hấp phụ

Các phơng pháp hấp phụ cho phép đạt điểm sơng theo ẩm trong khoảng

100 ữ 2000C và sấy sâu đến điểm sơng –85 ữ -100C

Quá trình sấy khô khí bằng các chất hấp phụ dựa vào khả ngăng của các vật thể rắn với cấu trúc xác định hấp phụ lợng ẩm từ khí ở nhiệt ở nhiệt độ tơng đối thấp

và sau đó tách ẩm khi tăng nhiệt độ Đầu tiên xảy ra hấp phụ còn sau đó là giải hấp Sự kết hợp hai quá trình này trong một thiết bị cho phép tách ẩm liên tục từ khí

Các chất hấp phụ rắn trong công nghiệp thờng dùng: silicagel, ôxit nhôm hoạt tính, boxit hoạt tính, zeolit 4A và 5A Trong những năm gần đây zeolit (còn gọi là rây phân tử) không chỉ sử dụng làm chất sấy khí mà còn sử dụng trong nhiều quá trình chế biến dầu và hoá dầu [2]

b) Trong phơng pháp hấp thụ [1, 2, 8]

Phơng pháp hấp thụ đợc sử dụng rông rãi để sấy khô khí tại các công trình ống dẫn khí cũng nh trong các nhà máy chế biến khí [1] Các chất hấp thụ sấy khí là những dung dịch nớc đậm đặc của monoetanmin, trietylen-glycon (TEG),

dietylenglycol (DEG), tetraetylenglycol (TREC)

Trong quá trình sử dụng đẻ sản xuất ngời ta dùng hầu nh là 100% trờng hợp tách nớc bằng glycol sử dụng TEG [30] Phơng pháp này đợc sử dụng phổ biến do có nhiều u điểm sau: Khả năng hấp thụ đối với nớc cao, năng suất cao, dễ tái sinh,

độ hút ẩm cao, có bề mặt riêng lớn

c) phơng pháp ức chế

Là phơng pháp đa vào dọng khí các chất khác nhau làm hạ nhiệt đội tạo thành

hydrat nh metanol, glycol Sử dụng chất ức chế đòi hỏi sự phân bố đồng đều tạo

đợc bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa chúng với nớc

3 Quá trình làm ngọt khí.

KĐH và KTN khai thác từ mỏ ngoài thành phần chính là các hydrocacbon (C1 ữ C4)

có chứa một lợng khí tạp, hàm lợng cac khí tạp thay đổi tuỳ thuộc vào các mỏ khác nhau.Các hợp chất CS2, H2S, RSH tạo điều kiện thuận lợi cho sự ăn mòn kim loại, làm giảmhiệu quả các quá trình xúc tác, ngộ độc các chẫtức tác (H2S, RSH là những chất rất độc hại ), giảm hiệu suất làm việc, gây độc hại cho ngời và động vật Vì vậy quá trình xúc tác, ngộ độc các chất xúc tác (H2S, CO2 ) cao hay thấp để sử dụng

20

quá trình làm ngọt khí hoặc thu hồi khí tạp để sản xuất lu huỳnh, H2S hoặc CO2 Hiện nay có rất nhiều công nghệ tiên tiến đợc áp dụng vào sản xuất đã cho phép tăng khả năng thu hồi H2S và CO2 lên một cách đáng kể

Các phơng pháp đợc ứng dụng để làm ngọt khí nh: Phơng pháp hấp thụ, phơng pháp hấp phụ, quá trình làm sạch khí bằng than hoạt tính, bằng zeolit, dùng nớc làm dung môi để rửa trong đó các quá trình hấp thụ đợc dùng phổ biến, rộng rãi và kinh tế hơn

Tuỳ thuộc vào đặc điểm tơng tác của các hợp chất này với dung môi mà các chất hấp thụ có thể hợp thành các nhóm sau:

a) Các quá trình hấp thụ

- các quá trình hấp thụ hoá học làm sạch khí bằng dung môi là những dung dịch nớc alcanolamin, MEA, DEA, DGA Chúng dựa trên phản ứng hoá học của các hợp chất không mong muốn với alcanolamin là phần phản ứng hoạt động của chất hấp thụ

Quá trình hấp thụ hỗn hợp (QTHTHH) đợc sử dụng tơng đối rộng rãi, đặc biệt

là dùng để sử lý các nguồn khí có chứa CO2, H2S với áp suất riêng phần thấp Quá trình này đảm bảo khí triệt để khử H2S và CO2 với áp suất và nồng độ làm việc của chúng trong khí ban đầu khác nhau, đọ hoà tan các hydrocacbon trong những chất hấp thụ này không cao, thiết bị và công nghệ của quá trình đơn giản và bền

- Các quá trình làm sạch khí bằng phơng pháp hấp thụ vật lý (PPHTVL) các hợp chất không mong muốn bằng dung môi hữu cơ: propylen cacbonnatm dimetyl ete polyetylglycol (DMEPEG), N-melylpyrrolidon Chúng dựa trên hấp thụ vật lý chứ không phải trên phản ứng hoá học nh cac QTHTHH

* Ưu điểm:

+Các chất hấp thụ: không sủi bọt, không ăn mòn thiết bị, nhiều chất có nhiệt

đông đặc thấp - đây là điều quan trọng trong trờng hợp áp dụng chúng trong điều kiên khí hậu lạnh

+Chi phí đầu t và vận hành ít hơn đối với việc thực hiện bằng quá trình hấp thụ hoá học

* Nhợc điểm:

+ Các dung môi vật lý hấp thụ tơng đối tốt các hydrocacbon dẫn đến tốn một lợng dung môi khá lớn

+ Quá trình hấp thụ vật lý không lám sạch triệt để khí nguyên liệu

- Các quá trình làm sạch khí khỏi hợp chất không mong muốn bằng dung môi là hỗn hợp dung dịch nớc alcanolamin với dung môi hữu cơ nh sunfolan, metanol

Dựa trên HTVL các hợp chất không mong muốn bằng dung môi hữu cơ và tơng tác hoá học với alcanolamin là phản ứng tích cực của chất hấp thụ

21

Ưu điểm : có thể tách triệt để toàn bộ khí khỏi tạp chất.

Nhợc điểm: Dung môi tổ hợp (DNTH) tơng đối tốt các hydrocacbon nên đã hạn chế lĩnh vực sử dụng của QTHTVL và QTHTHH

Hiện nay trên thế giới có khoảng 12 phơng pháp khác nhau dùng để là sạch sufua

và dioxit cacbon trong khí dầu mỏ

Một số quá trình điển hình ghi ở bảng 13

Metyl-2-pyrrolidonPropylen cacbonatDimetyl ete polyetylenglycol

+ Công nghệ và thiết bị đơn giản và độ bền cao khi vận hành đúng

+ Có tính ổn định hoá học cao, dễ tái sinh, có khả năng phản ứng cao

+ Mức thu hồi mercaptan và các hợp chất hữu cơ chứa lu huỳnh khác thấp

22