bài tập ôn tập chế biến khí

Tính khối lượng riêng của khí Tính hàm ẩm của khí Tính lượng chất chất hấp thụ Tính lượng chất ức chế tạo thành hydrate Bài tập tính toán thành phần khí khô ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ Bài tập xác định khí gày, khí béo, khí khô, khi ẩm, khí ngọt, khí chua.

NỘI DUNG ÔN BÀI TẬP

1 Tính khối lượng riêng của khí

2 Tính hàm ẩm của khí

3 Tính lượng chất chất hấp thụ

4 Tính lượng chất ức chế tạo thành hydrate

5 Bài tập tính toán thành phần khí khô ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ

6 Bài tập xác định khí gày, khí béo, khí khô, khi ẩm, khí ngọt, khí

chua

ĐỔI ĐƠN VỊ

Khí thực và khí lý tưởng

Khí lý tưởng

Khí thực

Điều kiện tiêu chuẩn-Hệ met

Điều kiện thường-Hệ met

Điều kiện tiêu chuẩn-Hệ Anh

Mối quan hệ giữa khối lượng phân tử trung bình của khí và tỷ

trọng (tỷ trọng tương đối so với không khí)

1 Tính khối lượng riêng của khí

• Sử dụng phương pháp giản đồ Katz

Các bước tiến hành:

a) Xác định nhiệt độ, áp suất tới hạn (Tc , Pc)

b) Xác định nhiệt độ và áp suất giả tới hạn theo định luật Kay (Pc’ ,

Tc’)

c) Xác định các đại lượng giả rút gọn (Pr’, Tr’ )

d) Xác đinh hệ số Z dựa vào giản đồ Katz

e) Tính tỷ trọng thực của khí

Áp dụng trong trường hợp khí tự nhiên có hàm lượng H2S và CO2 tương đối thấp

Dạng bài tâp 1

Công thức

Giản đồ

Ví dụ 1:

Cấu

tử

Khối l ợng phân

tử zc

Nhiệt độ tới hạn áp suất tới hạn

EMR

Thừa

số acentri

5 114,23

2 128,25

9 142,28

6

0,29 0,29 0,28 0,28 0,27 0,27 0,27 0,26 0,26 0,26 0,25 0,25

343 550 666 734 765 829 845 913 972 102 4 107 0 111 2

191 305 370 408 425 460 470 507 540 569 595 618

666 707 617 528 551 491 489 437 397 361 332 305

4,60 4,88 4,25 3,65 3,80 3,39 3,37 3,01 2,74 2,49 2,29 2,10

14,1 9 24,3 7 34,6 3 44,7 4 44,2 4 55,3 0 55,2 7 65,5 8 75,8 8 86,1 9 96,5 3 106, 86

0,0104 0,0979 0,1522 0,1852 0,1995 0,2280 0,2514 0,2994 0,3494 0,3977 0,4445 0,4898

N2

CO2

H2S

28,016 44,010 34,076

0,29 0,28 0,28

227 548 672

126 304 373

493 107 1 130 0

3,40 7,38 8,96

9,71 14,4 4 20,2 8

0,0372 0,2667 0,0948

Các tính chất vật lý của Hydrocacbon và N2,

CO2, H2S

Bài tập 1

• Đổi đơn vị: P = 300 psi = 2,068 MPa

T = 140OF = 599,67OR = 333,15 K

• Tra bảng : Tc = 370 K

Pc = 4,254 MPa

• Tính Tr và Pr:

49 ,

0 254

, 4

068 ,

2

90 ,

0 370

15 , 333

c r

P

P P

T

T T

Xác định khối l ợng riêng của propan ở áp suất

300 psi và 140OF.

Bài tập 2

• Tra giản đồ Katz

z = 0,70

• Tính 

vµ T= 57 O C

4,590

202,85



0,36

72,15

0,0169

3,372,35

470

0,005

nC5H12

0,58

58,12

0,038

3,84,25

425

0,010

C4H10

0,88

44,10

0,085

4,257,38

369

0,020

C3H8

1,20

30,07

0,19524,88

12,12

305

0,040

C2H6

14,84

16,04

4,255

4,6

176,67191

0,925

CH4

MW’MW

P c ’

Pc, MPa

113 330

00831 ,

0 83 , 0

8 , 17 5

,

14

m kg

P: áp suất tuyệt đối của hệ

Ph: áp suất hơi của nước tại nhiệt độ của hệ

xw: Phần mol của nước trong pha lỏng

(Ứng dụng trong trường hợp áp suất của hệ thấp, tới 400kPa)

2.2 Sử dụng đường cong thực nghiệm (Hình IV.1a/b)

(Ứng dụng trong trường hợp nồng độ CO 2 và H 2 S nhỏ và áp suất thấp)

Dạng bài tâp 2

Whc là hàm ẩm của khí ngọt, xác định theo giản đồ IV.1a,b

W1 là hàm ẩm của CO2, xác định từ giản đồ IV.2

W2 là hàm ẩm của H2S, xác định từ giản đồ IV.3

y= 1 - y1- y2 (y1; y2 là phần mol của CO2 và H2S)

2.3.2 Phương pháp 2

• Phương pháp thứ hai coi hỗn hợp khí là hỗn hợp của metan, CO2, và H2S Hàm ẩm được xác định theo biểu thức (IV.2), trong đó hàm ẩm được xác định từ đồ thị IV.4 và IV.5 Biểu thức (IV.2) áp dụng ở áp suất cao và hàm lượng H2S trên 20%.

2.4.Sử dụng phương trình trạng thái xác định hàm ẩm khí chua.

2.4.1 Phương pháp sử dụng phương trình trạng thái SRK.

a) Hàm ẩm tính theo đơn vị anh:

W = 350 x w Trong đó:

- W được tính bằng lbm/MMscf

- w được tính bằng bbl/MMscf xác định từ đồ thị IV.6

b) Hàm ẩm tính theo đơn vị SI:

W = 5,543 x w Trong đó:

- W được tính bằng kg/10 6 m 3

- w được tính bằng bbl/MMscf, xác định từ đồ thị IV.6

Phương pháp này là phương pháp gần đúng nhanh nhất để xác định hàm ẩm của khí chua nhờ giả thuyết chuyể đổi mol CO 2 thành mol H 2 S theo tỷ lệ 75% đã đơn giản hóa phép tính.

2.4.2 Phương pháp sử dụng phương trình trạng thái gần đúng (tự xem)

Ví dụ 2:

Giải bài tập:

Ví dụ 3:

Dạng bài tập 3- tính lượng chất hấp thụ/hấp phụ

• Đổi đơn vị: P = 50 kG/cm 2 = 50  0,1/1,02 = 4,9 MPa

 L ưu lư ợng DEG tuần hoàn

 L ưu l ượng thể tích DEG cho 1 kg n ước cần tách ra

Từ đồ thị (V.4) phụ thuộc nhiệt độ điểm s ơng

và nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG:

T = 25OC và T điểm s ơng = -3OC phải sử dụng dung dịch DEG 96%

• Khèi l ượng dung dÞch DEG t íi vµo th¸p:

G khèi l ượng DEG 96% t íi vµo

G x 96% = (G + W) x 93%

Khèi l ượng riªng DEG 96%:

h kg

W

03 , 0

93 , 0 85

,

23 93

, 0 96

, 0

93 ,

• L ưu lưîng thÓ tÝch dung dÞch DEG tuÇn hoµn:

739 (kg/h) : 1113 (kg/m3) = 0,675 m3/h

• L ưu l ượng thÓ tÝch dung dÞch DEG tÝnh cho 1 kg

n ước cÇn t¸ch ra:

0,675 (m3/h) : 23,85 (kg/h) = 0,027 m3/kg H2O

Trong thiÕt bÞ sÊy c«ng nghiÖp, l ưu l ượng thÓ

tÝch DEG tuÇn hoµn chän trong kho¶ng:

Hỗn hợp khí (tỷ trọng = 0,90) đ ược đ ưa vào tháp hấp thụ

T = 30OC P = 750 psi Khí bao hoà hơi n ớc

Khí cần sấy tới nhiệt độ điểm s ương - 20OC

DEG t ưới vào tháp hấp thụ có nồng độ cao hơn 2,5%

so với dung dịch DEG bao hoà hơi n ớc

• Tính khối l ượng riêng của khí nguyên liệu

•Khối l ượng dung dịch DEG để sấy 100 000 m3/h

 L ưu lư ợng DEG tuần hoàn

 L ưu l ượng thể tích DEG cho 1 kg n ước cần tách

ra

Bài Tập 2

Trình tự tính toán

• Đổi đơn vị: P = 750 psi = 5,17 MPa

• Tính khối l ượng riêng của hỗn hợp khí từ giản đồ III.7 (skg)

• Xác định lư ợng ẩm cần tách ra từ hỗn hợp khí

• Xác định nồng độ dung dịch DEG

• Tính:

 Khối l ượng dung dịch DEG được tái sinh t ưới vào tháp

 L ưu l ượng DEG tuần hoàn

 L ưu l ượng thể tích DEG cho 1 kg n ước cần tách ra

TÝnh khèi l îng riªng cña hçn

00831 0

75 0

17 5

073

26

m

kg zRT

MP

/

, ,

Xác định nồng độ

dung dịch DEG

Từ đồ thị phụ thuộc nhiệt độ điểm s ương

và nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG:

T = 30OC và T điểm s ương = -20OC

DEG 99,3%

Khèi l ượng dung dÞch DEG t íi

vµo th¸p

G khèi l ượng DEG 99,3% tưới vµo

G+W khèi l ượng DEG 96,8%

G x 99,3% = (G + W) x 96,8%

h kg

,

,

2946 025

0

968 0

085

76 968

0 993

L ưu l ượng dung dÞch DEG tưới

Dạng bài tập 4: Tính lượng chất ức chế để

trách tạo hydrat

V.7

Dạng bài tập 4: Tính lượng chất ức chế để trách tạo hydrat

KhÝ tù nhiªn khai th¸c ë ngoµi biÓn P = 8000

Sm 3 : mét khối chuẩn; đo tại điều kiện

chuẩn ISO 2533 101.35 kPa; 15 o C

MMscf : triệu feet khối chuẩn, đo tại

14.7 psi (101.35kPa); 60 o F (15.56 o C)

1 lb = 0.454 kg

bµi tËp 1

bài tập 1

• Nhiệt độ tạo hydrat: 17OC

Nhiệt độ thấp nhất của hệ: 5OC

Độ giảm nhiệt độ tạo hydrat d = 17 -

5 = 12OC

• Hàm ẩm ban đầu tại 40OC và 8000 kPa =

Hàm ẩm khi vào bờ tại 5OC và 6500 kPa =

L ượng n ước ngư ng tụ:

ngày

) 160 1000

( 10

5 ,

3

2 3

6

3

6

O H

kg m

Chất ức chế là metanol

 Tính toán nồng độ chất ức chế:

 Khối l ượng chất ức chế cần dùng:

3 6

10 5

3 6 3

6

kg MeOH

m kl

ChÊt øc chÕ lµ metanol

L ượng mÊt m¸t theo pha láng:

0,4 kg MeOH/m3 condensat Tæng l ượng mÊt m¸t theo pha láng:

Tæng l ưu l îng chÊt øc chÕ metanol

condensat

m condensat

m

MeOH

kg

/84

105

,

310

604

,

0

3 6

3 6

- Độ béo của khí được đánh giá là số gam C3+ trong 1m3 khí

- Dựa vào độ béo của khí người ta phân ra thành: