Chương IV: LÀ M KHÔ KHÍ (Phần 2)

Đưa chất ức chế vào dòng khí, chất ức chế sẽ tan trong nước tự do  làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo thành hydrate.  Các chất ức chế thường sử dụng: methanol, glycol (EG, DEG, TEG),...  Khi sử dụng chất ức chế, đòi hỏi phải có sự phân bố đồng đều và tạo được bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa chúng và hơi nước  chất ức chế được phun thẳng trực tiếp vào dòng khí ngay ở đầu vào hoặc trực tiếp trong các thiếtĐưa chất ức chế vào dòng khí, chất ức chế sẽ tan trong nước tự do  làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo thành hydrate.  Các chất ức chế thường sử dụng: methanol, glycol (EG, DEG, TEG),...  Khi sử dụng chất ức chế, đòi hỏi phải có sự phân bố đồng đều và tạo được bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa chúng và hơi nước  chất ức chế được phun thẳng trực tiếp vào dòng khí ngay ở đầu vào hoặc trực tiếp trong các thiếtĐưa chất ức chế vào dòng khí, chất ức chế sẽ tan trong nước tự do  làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo thành hydrate.  Các chất ức chế thường sử dụng: methanol, glycol (EG, DEG, TEG),...  Khi sử dụng chất ức chế, đòi hỏi phải có sự phân bố đồng đều và tạo được bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa chúng và hơi nước  chất ức chế được phun thẳng trực tiếp vào dòng khí ngay ở đầu vào hoặc trực tiếp trong các thiết

Trang 1

AN TOÀN QUÁ TRÌNH (PROCESS SAFETY)

Giới thiệu chung

Trang 2

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Đưa chất ức chế vào dòng khí, chất ức chế sẽ tan trong

nước tự do  làm giảm áp suất hơi nước và hạ nhiệt độ tạo

thành hydrate

 Các chất ức chế thường sử dụng: methanol, glycol (EG,

DEG, TEG),…

 Khi sử dụng chất ức chế, đòi hỏi phải có sự phân bố đồng

đều và tạo được bề mặt tiếp xúc lớn nhất giữa chúng và hơi

nước  chất ức chế được phun thẳng trực tiếp vào dòng khí

ngay ở đầu vào hoặc trực tiếp trong các thiết bị

 t: lượng giảm nhiệt độ hydrat hóa ở áp suất xác định (C).

: hàm lượng chất ức chế (%)

 M: phân tử lượng chất ức chế.

 K: hằng số (K = 2335 cho methanol, = 4000 cho glycol).

Trang 3

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

IV.1 Phương pháp ức chế (tt)

 Chi phíchất ức chế (kg/1000 m3 khí) để ngăn ngừa sự hình

thành hydrate được xác định theo công thức:

 W1, W2: hàmlượng ẩm trong khítrước và sau khi đưa chất

ức chế vào (kg/1000 m3khí)

 C1, C2: nồng độ khối lượng chất ức chế trước và sau khi sử

dụng

2 1

2 2 1

-) - (

C C

C W W

 Giá thành đắt hơn so với methanol,

 Á p suất hơi bão hòa thấp hơn nên có thể thu hồi và hoàn

nguyên hoàn toàn

So sánh chất ức chế

Trang 4

 Không thu hồi được;

 Dễ bay hơi ở điều kiện v hành;

 Rẻ;

 Sử dụng khi yêu cầu nhiệt độ

nhỏ hơn -250C

 Ít tan trong HC;

 Thu hồi và tái sử dụng được;

 Không bay hơi;

Việc lựa chọn chất ức chế phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Nhiệt độ tạo thành hydrate;

Độ nhớt ;

Độ hạ nhiệt độ tạo thành hydrate;

Tính hoà tan trong hydrocarboncủa chất ức chế;

Nhiệt độ chiết tách;

Thànhphần khí

Lựa chọn chất ức chế

Trang 5

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

IV.1 Phương pháp ức chế (tt)

Hàm lượng giới hạn cho phép của dung dịch glycol (%kl) cần

phải giữ trong hệ ở các nhiệt độ khác nhau:

Đối với chất ức chế glycol

-AN TOÀN QUÁ TRÌNH (PROCESS SAFETY)

IV.2 Làm khô khí bằng phương pháp hấp thụ

 Dựa trên sự chênh lệch áp suất hơi nước trong khí và chất

 Đây là phương pháp sử dụng phổ biến trong công nghiêp;

Yêucầu nhiệt độ điểm sương: -30 -25C

Trang 6

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Là quá trìnhtruyền khối từ pha khísang pha lỏng;

 Đây là quá trình tương tác vật lý giữa hơi nước và dung môi;

 Haiđịnh luật chi phối quá trình hấp phụ:

 Raoult: Pi= xiPi*

 Dalton: Pi= yiPtotal

 Diễn ra hiệu quả hơn ở T thấp và Ptotalcao

Đặc điểm của quá trình hấp phụ

11

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

IV.2 Làm khô khí bằng phương pháp hấp thụ (tt)

1 Có khả năng hấp thụ hơi nước trong khoảng rộng nồng độ,

nhiệt độ và áp suất;

2 Có áp suất hơi bão hoà thấp giảm mất mát trong quá trình;

3 Có nhiệt đô sôi khác biệt đáng kể so với nước để có thể tách

nước dễ dàng trong giai đoạn tái sinh;

4 Có độ nhớt thấp để đảm bảo sự tiếp xúc tốt với khícần làm

khô trong tháp hấp thụ;

5 Có khả năng hấp thụ hơi nước cao nhưng đồng thời có khả

năng hoà tan các hydrocarbon thấp;

Yêu cầu đối với chất hấp thụ

Trang 7

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

6 Có tính ăn mòn kém;

7.Khả năng tạo bọt kém khi tiếp xúc với khí;

8 Có độ bền nhiệt và độ bền oxy hoá cao;

9 Không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường;

10 Giá thành rẻ

 Ethylene glycol (EG);

 Diethylene glycol (DEG);

Triethylene glycol (TEG);

 Propylene glycol (PG);

 Glycerin

Các chất hấp thụ thường

Trang 8

Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sương vào nhiệt độ tiếp xúc và nồng độ của các

dung dich DEG và TEG

Trang 9

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Sự phụ thuộc của độ hạ nhiệt độ điểm sương của khí vào nhiệt độ tiếp xúc

và nồng độ của các dung dich DEG.

Sự phụ thuộc của độ hạ nhiệt độ điểm sương của khí vào mật độ tưới

Trang 10

Sơ đồ nguyên lý cô ng nghệ làm khô khí bằng pp hấp thụ

Sơ đồ nguyên lý công nghệ làm khô khí bằng phương pháp hấp thụ

Trang 11

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Theo thời gian, nồng độ chất hấp thụ trong khí giảm do sự

pha loãngcủa nước khả năng làm khô giảm

Giới hạn nhiệt độ làm việc của quá trình làm khô hấp thụ:

 Tmax= 38C: nhiệt độ cao quá gây mất mát glycol

 Tmin = 10C: nhiệt độ thấp quá làm tăng độ nhớt dẫn đến

giảm khả năng hút ẩm của glycol

 Nồng độ glycol là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến điểm

sương của khí;

 Khi tăng nồng độ glycol, lượng giảm điểm sương tăng nhiều

hơn so với khi tăng chi phíriêng chất hấp thụ

Lưu ý:

 Nhiệt độ phân hủy của DEG là 164,4 C ; TEG là 206,7 C 

khi tái sinh glycol ở áp suất thường thỉ thực tế sẽ không thu

được dung dịch có nồng độ lớn hơn 95 – 97% do nhiệt độ ở

phía dưới thiết bị tái sinh cao hơn nhiệt độ nêu trên nên 1

phần glycol bị phân hủy  thường tái sinh glycol ở áp suất

chân không;

 Tái sinh glycol bằng phương pháp chân không có thể thu

được dung dịch glycol có nồng độ > 99%

 Để thu được dung dịch glycol tái sinh có nồng độ > 99%,

ngoài phương pháp chân không, có thể sử dụng phương

phápthổi khí(stripping) hoặc phương pháp đẳng phí

Tái sinh dung dịch glycol

Trang 12

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Sử dụng khísạch để thổi khí làm giảm áp suất hơi nước

trên bề mặt dung dịch làm thúc đẩy quá trình bốc hơi nước

từ dung dịch glycol;

 Khí thổi có thể được đưa vào tháp tách hydrocarbon hoặc

đưa trực tiếp vào phần dưới của tháp tái sinh glycol;

 Đưa khíthổi trực tiếp vào tháp tái sinh cho hiệu quả tốt hơn;

 Phương pháp thổi khí cho phép thu được dung dịch glycol

có nồng độ khá cao 99,5 – 99,9%

23

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Sử dụng 1 chất có khả năng tạo với nước để thành hỗn

hợp đẳng phí;

 Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đẳng phí phải thấp hơn nhiệt độ

phânhuỷ của glycol;

 Các chất có khả năng tạo hỗn hợp đẳng phí với nước có

thể sử dụng: benzene, toluene, xylene

Trang 13

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

IV.3 Làm khô khí bằng phương pháp hấp phụ

 Dựa trên khả năng hút ẩm từ khí của chất rắn có cấu trúc

xácđịnh ở nhiệt độ thấp và giải hấp chúng ở nhiệt độ cao;

 Là quá trình vật lý, hiệu quả làm khô tùy thuộc vào nhiệt độ,

 Khi cần làm khô khívới Tdew= 100 120 C;

 Nhiệt độ điểm sương (đối với ẩm) rất thấp: - 90  - 60 C

IV.3 Làm khô khí bằng phương pháp hấp phụ (tt)

Yêu cầu đối với chất hấp phụ

Khả năng hấp phụ cao tại trạng thái cân bằng:

Giảm thể tích chất hấp phụ cần thiết, giảm chi phí và năng

lượng cho quá trình giải hấp;

Độ chọn lựa cao: giảm mất mát các khí;

Dễ giải hấp: Nhiệt độ giải hấp thấp, giảm chi phínăng lượng;

Độ giảm áp nhỏ;

Tínhchất cơ học tốt;

 Rẻ, trơ về mặt hoá học, khối lượng riêng lớn và không thay

đổi thể tích nhiều trong quá trình hấp phụ;

Diện tích bề mặt, kích thước mao quản

Trang 14

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Boxit: là các khoángchất thiên nhiên chứa chủ yếu là Al2O3;

Alumina: oxyt nhôm hoạt hoá, là các boxit đã được làm sạch;

 Gel: là cáchợp chất cấu tạo từ SiO2, hay alumina gel

 Molecular sieves: là các zeolitecủa K, Na, Ca;

 Charcoal: thanhoạt tính

Các chất hấp phụ thường dù ng trong CN

27

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

IV.3 Làm khô khí bằng phương pháp hấp phụ

Bảng 4-2 Một số tính chất hoá lý đặc trưng của các chất hấp phụ

Trang 15

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Silica gel:

 Rẻ;

 Dễ giải hấp;

 Khả năng hấp phụ cao: có thể hấp phụ lượng nước bằng

45% khối lượng của nó;

 Thời gian sử dụng lâu;

 Có khả năng làm khô đến điểm sương - 60C;

Lựa chọn chất hấp phụ

Trang 16

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Có khả năng làm khô đến nhiệt độ điểm sương - 90C;

 Quan trọng cho các quá trình khử nước trước khi dòng khí trải

 Nhiệt độ giải hấp cao nhất;

 Chi phí cho quá trình hấp phụ với zeolite là cao nhất

31

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Quá trình hấp phụ tỏa nhiệt  nhiệt độ chất hấp phụ tăng

lên trong quá trìnhhấp phụ;

 Trong sơ đồ hấp phụ theo chu kỳ, có từ 2 - 3 tháp làm các

nhiệm vụ: hấp phụ, giải hấp, làm lạnh chất hấp phụ;

 Nhiệt độ hoàn nguyên chất hấp phụ: 176 - 204C (Al2O3,

silica gel); 316 - 370C (zeolite);

Nhiệt độ hoàn nguyên có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ

và lượng giảm nhiệt độ điểm sương của chất hấp phụ;

Thời gian làm việc của chất hấp phụ: 2-5 năm

Đặc điểm của phương pháp làm khô hấp phụ

Trang 17

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Sơ đồ nguyên lý cô ng nghệ làm khô bằng p2hấp phụ

Sơ đồ nguyên lý công nghệ làm khô khí bằng phương pháp hấp phụ

Các chu trình tái sinh

Chu trình tái sinhhở

Trang 18

Khí sau khi làm khô

Nước

Thiết bị làm lạnh

Thiết bị gia nhiệt

Tháp HP – giai đoạn làm khô

Tháp HP – giai đoạn tái sinh

Tháp HP – giai đoạn làm nguội

Sơ đồ nguyên lý quá trình làm khô khí với chu trình tái sinh hở - Phương án 1

35

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Tháp tách

Khí ẩm

Thiết bị điều chỉnh lưu lượng

Nước

Thiết bị

Tháp HP – giai đoạn làm khô Tháp HP – giai đoạn tái sinh Tháp HP – giai đoạn

 Sử dụng khí ẩm để làm nguội

chất hấp phụ và giải ấp hơi ẩm;

 Dòng khí ẩm đi vào tháp HP –

giai đoạn làm nguội, sau đó

được gia nhiệt rồi đi vào tháp

HT – giai đoạn tái sinh;

 Ưu điểm: tận dụng nhiệt nóng từ tháp hấp phụ sau khi tái sinh

để gia nhiệt một phần cho dòng khí tái sinh trước khí đi vào

tháp hâpphụ - giai đoạn tái sinh;

hoà hơi ẩm một phần chất hấp phụ;

Trang 19

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Sơ đồ nguyên lý quá trình làm khô khí với chu trình tái sinh hở - Phương án 2

Tháp tách

Khí ẩm

Nước

Tháp HP – giai đoạn

Thiết bị TĐN

Tháp tách

Khí ẩm

Nước

Tháp HP – giai đoạn làm khô Tháp HP – giai đoạn tái sinh Tháp HP – giai đoạn làm nguội

 Sử dụng khíẩm để giải hấp hơi

ẩm và làm nguội CHP;

 Dòng khíẩm được gia nhiệt rổi

đi vào tháp HP – giai đoạn tái

sinh trước, sau đó được làm

nguội, tách nước lỏng vài đi vào

tháp HT – giai đoạn tái sinh;

 Ưu điểm: tận dụng nhiệt nóng từ tháp hấp phụ sau khi tái sinh

để gia nhiệt một phần cho dòng khí tái sinh trước khí đi vào

tháp hâpphụ - giai đoạn tái sinh;

hoà hơi ẩm một phần chất hấp phụ;

Trang 20

Thiết bị

39

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Tháp tách

Khí ẩm chỉnh lưu lượng Thiết bị điều

Nước

Tháp HP – giai đoạn làm khô Tháp HP – giai đoạn tái sinh

Thiết bị làm lạnh Khí sau khi làm khô

 Một phần khísau khi làm khô được

sử dụng để làm nguội CHP trong

tháp HPở giai đoạn làm nguội

 Dòng khí ẩm qua thiết bị TĐN để

tận dụng nhiệt nóng của dòng khí

dùng làm nguội CHP, sau đó được

gia nhiệt đến nhiệt yêu cầu trước

khi đi vào tháp HP đang ở giai

đoạn tái sinh CHP

ẩm thấp hơn;

Nhược điểm: Đòi hỏi tiêu hao khítái sinh lớn.

Trang 21

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

Sơ đồ nguyên lý quá trình làm khô khí với chu trình tái sinh kín

Tháp tách

Khí ẩm

Nước

Tháp HP – giai đoạn

Thiết bị

Thiết bị thổi khí

 Chu trình tái sinh kín

 Quá trình tái sinh CHPđược thực

giai đoạn làm nguội Sau đó,

dòng khí này sẽ được nhập với

dòng khísau khi làm khô

Ưu điểm: Mức độ làm khô và tính ổn định của quá trình cao;

với phương pháp tái sinh chu trình hở

Tháp tách

Khí ẩm

Nước

Tháp HP – giai đoạn tái sinh Tháp HP – giai đoạn làm nguội

Thiết bị TĐN Thiết bị điều

chỉnh lưu lượng

Thiết bị

Thiết bị thổi khí

Trang 22

C N C H Ế B I Ế N K H Í - 2 0 1 6

 Khoảng biến thiên các

thông số công nghệ rộng;

 Cho phép đạt được điểm

sương (đối với ẩm) thấp;

 Sự thay đổi về nhiệt độ và

áp suất không ảnh hưởng

lớn đến chất lượng của

quá trình làm khô;

 Quá trình đơn giản và có

độ tin cậy cao;

 Trong nhiều nhà máy CBK, để đạt điểm sương thấp người ta

kết hợp cả hai phương pháp:

 Giai đoạn đầu sử dụng phương pháp hấp thụ;

 Giai đoạn sau sử dụng phương pháp hấp phụ;

 Để loại bỏ các vết ẩm khỏi dòng khí và đạt điểm sương rất

thấp, người ta có thể dùng phương pháp làm khô kết hợp:

 Giai đoạn đầu làm khô bằng silicagen hoặc oxit nhôm;

 Giai đoạn sau làm khô bằng rây phân tử - zeolite;

Lưu ý

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	1,78 MB