Bài giảng công nghệ khí - Chương 6: Làm khô khí bằng glycol

Bài giảng CÔNG NGHỆ KHÍ Chương 6: LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL GVGD: ThS. Hoàng Trọng Quang GVTG: ThS. Hà Quốc Việt Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 2 NỘI DUNG Nhiệm vụ, mục đích xử lý Mục đích xử lý khí Quy trình xử lý cơ bản Làm khô khí bằng phương pháp hấp thụ Làm khô khí bằng glycol Nồng độ tối thiểu của glycol sạch Tính toán lượng glycol tuần hoàn Tính toán, thiết kế contactor Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 3 NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Mục đích của công tác xử lý khí là làm cho khí thích hợp với quá trình vận chuyển và sẵn sàng đưa vào sử dụng. Xử lý khí cũng được yêu cầu để thu hồi những thành phần có giá trị từ khí. Khí thường được khai thác ở các điều kiện áp suất, nhiệt độ và có các thành phần làm cho việc vận chuyển khí khó khăn, đắt tiền hoặc không thể thực hiện được và khí có thể có những tính chất không tuân theo các yêu cầu của nơi tiêu thụ. Mục đích của xử lý khí Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 4 Các thành phần trong khí gây ra nhiều vấn đề khó khăn trong việc vận chuyển, đối với cả bộ phận sản xuất cũng như bộ phận tiêu thụ khí là: Hơi nước (ăn mòn, hydrat) Sunfua hydro - H2S (độc hại, ăn mòn) Dioxit cacbon - CO2 (ăn mòn) Thủy ngân - Hg (ăn mòn) Các hydro nặng hơn (gây ra dòng chảy hai pha trong ống vận chuyển) Mục đích của xử lý khí NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 5 Các lý do chính cần phải xử lý khí là: Áp suất để các thiết bị xử lý khí làm việc hiệu quả nhất thường từ 10 – 100atm. Ở áp suất thấp các bình và các tháp xử lý cần có đường kính lớn để hoạt động một cách thích hợp và sẽ chiếm nhiều không gian cũng như có thể cồng kềnh và chi phí đắt tiền. Ở áp suất cao các thiết bị có thể nhỏ hơn về kích thước nhưng bề dày của thành sẽ lớn và có thể cần một loại thép đặc biệt, do đó sẽ đắt tiền. Để thu hồi hydrocacbon nặng hơn từ khí, áp suất tối ưu vào khoảng giữa 20 đến 40 atm. Áp suất để vận chuyển khí qua một khoảng cách lớn thay đổi giữa khoảng 70 và 140 atm. Áp suất yêu cầu để bơm ép khí vào vỉa dầu có thể cao hơn nhiều. Mục đích của xử lý khí NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 6 Khí thường bão hòa hơi nước khi được khai thác. Nước ở pha lỏng sẽ gây ăn mòn khi có mặt CO2 và H2S trong khí tạo thành hydrat. Hydrat có thể làm bít đường ống khí, thiết bị và các van ở nhiệt độ cao khoảng 20oC. Áp suất càng cao và nhiệt độ càng thấp thì càng có khả năng để hydrat tạo thành. Các lý do chính để người sử dụng đặt ra các thông số kỹ thuật cụ thể được yêu cầu đối với khí là: Người sử dụng khí luôn cần một áp suất chuyển giao tối thiểu Trong hầu hết các trường hợp, khí sử dụng làm nhiên liệu do đó người sử dụng cần một năng suất tỏa nhiệt tối thiểu và tối đa của khí Trong gần như tất cả các trường hợp, người sử dụng khí có các thông số nghiêm ngặt đối với hàm lượng H2S bởi vì tính độc hại của nó. Đối với khí làm nhiên liệu gia dụng thì thông số cụ thể là nhỏ hơn 5mg/m3. Người sử dụng khí không muốn có nước trong khí với lý do tương tự như nơi sản xuất. Thông thường thông số này được xác định bằng điểm sương của nước. Mục đích của xử lý khí NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 7 Người sử dụng khí không muốn các hydrocacbon nặng tạo thành trong đường ống. Thông thường người ta đưa ra thông số điểm sương của hydrocacbon. Một số thành phần khí có trong khí có thể gây hỏng các thiết bị trong nhà máy cũng như gây nguy hiểm. Các thông số kỹ thuật của khí thành phẩm: Năng suất tỏa nhiệt (nhiệt cháy): có thể ở giữa 20 và 65 MJ/m3 Áp suất chuyển giao: có thể thấp cỡ 2 atm và cao cỡ vài trăm atm. Điểm sương của hydrocacbon: tiêu biểu từ -8oC → 0oC ở tất cả các giá trị áp suất có thể. Điển sương của nước: giống như của hydrocacbon nhưng ở áp suất cao nhất có thể. Hàm lượng H2S, CO2, N2, Hg phụ thuộc vào đối tượng sử dụng khí. Mục đích của xử lý khí NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 8 Quy trình xử lý khí cơ bản bao gồm các bước sau: Tách khí ra từ dung dịch tự do như dầu nặng, condensate, nước, hạt rắn lên theo. Xử lý khí để tách những chất ngưng tụ và thu hồi những hơi hydrocacbon. Xử lý tách hơi nước ngưng tụ mà trong một số điều kiện thích hợp nào đó nó sẽ tạo thành hydrat. Xử lý để tách ra khỏi khí những hợp chất không mong muốn như H2S, CO2. Quy trình xử lý cơ bản NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH CỦA XỬ LÝ KHÍ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 9 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Trong công nghiệp quá trình hấp thụ được dùng để: Thu hồi các cấu tử trong pha khí Làm sạch pha khí Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt Tạo thành một dung dịch sản phẩm Trong trường hợp thứ nhất và thứ ba bắt buộc phải tiến hành quá trình nhả hấp sau khi hấp thụ để thu hồi các cấu tử và dung môi. Trong trường hợp thứ hai thì quá trình này không cần thiết nếu dung môi rẻ tiền, dễ kiếm (ví dụ: nước) và khí lạ thường là bỏ đi, chỉ khi nào cần thực hiện thu hồi dung môi ta mới thực hiện quá trình nhả hấp. Mục đích Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 10 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với một chất lỏng nhằm mục đích chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. Phương Pháp Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 11 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Là quá trình truyền khối từ pha khí sang pha lỏng Đây là quá trình tương tác vật lý giữa hơi nước và dung môi Hai định luật chi phối quá trình hấp phụ: trong đó: – Pi : áp suất riêng phần của cấu tử i – Pi* : áp suất hơi của cấu tử i nguyên chất – Ptotal : áp suất tổng của dòng khí – Xi : % cấu tử i trong pha lỏng – Yi : % cấu tử i trong pha khí Diễn ra hiệu quả hơn ở T thấp và Ptotal cao Quá trình hấp thụ Raoult: Pi = Pi* x Xi Dalton: Pi = Ptotal x Yi Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 12 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Yêu cầu của dung môi: Có ái lực với nước mạnh, và với HC thấp Có độ bay hơi thấp tại nhiệt độ hấp thụ: giảm mất mát dung môi Có độ nhớt thấp: dễ bơm và tiếp xúc tốt với dòng khí Có độ bền nhiệt tốt: hiệu quả thu hồi cao Khả năng gây ăn mòn thấp Triethylene glycol (TEG) là dung môi phổ biến nhất Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 13 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 14 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với một chất lỏng nhằm mục đích chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. Vật chất luôn luôn đi từ nơi có tích tụ cao đến nơi có tích tụ thấp. Sự tích tụ của chất hấp thụ của phần hơi phải cao hơn của phần lỏng. Ở Stripping, ngược lại với sự hấp thụ, sự tích tụ của phần lỏng cao hơn cả hai. Sự tích tụ là driving force. Thuật ngữ “concentration – Sự tích tụ” trong phần này có liên quan đến “sự cân bằng” Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Sức kháng chuyển đổi thì tương hổ với diện tích. Theo kinh nghiêmk hệ số chuyển đổi vật chất gồm sự ảnh hưởng của tất cả thay đổi của sự tích tụ có thể chấp nhận được Đối với sự hoạt động của hệ thống đã cho tại những điều kiện đặc biệt với các tính chất đặc trưng của các dòng chảy nhánh, hiệu quả của vật chất chuyển đổi tùy vào diện tích tiếp xúc giữa hơi và lỏng, và cũng trên những yếu tố đó (như là độ nhớt, sức căng bề mặt, độ nhớt tương đối…) mà ảnh hưởng sự khuyếch tán của các phân tử của vùng giao giữa chất lỏng – hơi. Diện tích, gradient nhiệt độ và tỉ số hơi lỏng của vật chất chuyển đổi là những biến sẵn có để cho việc thiết kế qui trình làm việc đạt hiệu quả kinh tế. 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 15 Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Đối với một vùng phân đoạn với một thành phần no và điều kiện pha, tại áp suất phù hợp, các biến cơ bản, để thiết kết việc kiểm soát nhiệt độ tại đáy và đầu vùng tiếp xúc hơi lỏng. Trong chất hấp phụ các biến cơ bản sẽ là lưu lượng hấp thụ, thành phần hấp thụ, và khối lượng tiếp xúc của vùng hấp thụ. Có ba cách cơ bản để làm lớn nhất diện tích tiếp xúc giữa phần hơi lỏng trên một đơn vị thể tích của tháp: Điểm sôi khí qua lỏng Bơm chất lỏng dạng giọt sương vào dòng khí Dòng chất lỏng dưới dạng dẻo trên bề mặt trong diện tích lớn Các hình thể cơ học khác nhau có thể được phát triển để thiết lập những yếu tố này. 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 16 Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí Các loại mâm (plate – tray) trong tháp (tower) 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 17 Hình minh họa của các mâm trong tháp Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LÀM KHÔ KHÍ BẰNG CHẤT HẤP THỤ 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 18 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 19 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Structured Parking và Bubble cap Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL 11/14/2013 20 - Structured Parking và Bubble cap Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LÀM KHÔ KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 21 Các tháp sử dụng Structured và/hoặc Packing ngẫu nhiên Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 22 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Khí được làm khô với mục đích tách hơi nước ra khỏi khí gas để tránh hiện tượng có nước tự do xuất hiện trong hệ thống (nước là nguồn gốc của hiện tượng hydrates và ăn mòn) Tạo ra cho khí có nhiệt độ điểm sương theo nước thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà tại đó khí được vận chuyển hay chế biến. Với ưu điểm của TEG có độ hút ẩm cao, tạo được điểm sương cho khí sau làm khô khá cao (-47oC), khi tái sinh dễ dàng thu được dung dịch có nồng độ khối lượng cao trên 99% nên nó được dùng trong hầu hết các hệ thống làm khô khí. Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 23 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Trong công nghiệp các phương pháp làm khô khí sau đây thường được sử dụng: Hấp thụ bằng các chất lỏng hút ẩm như diethylene glycol (DEG), triethylene glycol (TEG), monoethylene glycol (MEG), tetraethylene glycol (TREG). Hấp thụ hơi nước bằng các tác nhân sấy rắn hoạt tính, ngưng tụ ẩm do nén, hoặc làm lạnh khí. Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 24 HÌNH 6: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TIÊU BIỂU CHO CỤM LÀM KHÔ KHÍ (Khí khô) (Khí ướt) (đầu lọc) (Chất lỏng tự do) (Hơi nước) Đầu ra Máy lọc hơi đốt (tia khí) (Glycol nghèo) Tháp tiếp xúc Glycol Glycol giàu Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 25 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Đặc điểm quy trình: Quy trình hấp thụ ngược dòng: dòng khí ướt từ dưới đi lên thu được khí khô tại đỉnh tháp; TEG nguyên chất từ trên chảy xuống, dòng TEG lẫn nước bị hấp phụ ra khỏi đáy tháp và được đưa đi thu hồi. Áp suất hoạt động của tháp hấp thụ: 70 - 80 bar T của dòng khí ướt : 18 - 38 oC %TEG nguyên chất: 98.5 - 98.9 Tại tháp thu hồi TEG: T 185 - 200 oC Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 26 NỒNG ĐỘ TỐI THIỂU CỦA GLYCOL LÀM SẠCH Nồng độ của glycol sạch là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến điểm sương của khí gas nó cao hơn ngay cả khi bạn tăng lưu lượng tuần hoàn glycol. Trong tháp tiếp xúc (contactor) glycol sạch chỉ tiếp xúc với khí gas tại mâm trên cùng còn ở các mâm dưới nồng độ glycol đã giảm đi do đã hấp thụ nước do đó trong tháp tiếp xúc điểm sương thực tế của khí đã làm khô sẽ cao hơn từ 8oC đến 12oC so với điểm sương cân bằng. Thông thường làm khô khí bằng glycol được thực hiện đến điểm sương không thấp hơn –25oC đến –35oC. Muốn làm khô triệt để thì cần dung dịch glycol có độ sạch càng cao. Để chọn nồng độ yêu cầu của glycol sạch để đạt được nhiệt độ điểm sương yêu cầu của khí gas sau làm khô ta có đồ thị HÌNH 8. Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 27 HÌNH 7: ĐỒ THỊ TRA NỒNG ĐỘ GLYCOL THEO YÊU CẦU Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 28 CÁCH TRA NỒNG ĐỘ GLYCOL SẠCH THEO YÊU CẦU Giả sử nhiệt độ điểm sương sau khi làm khô khí gas là –5oC nhiệt độ tháp tiếp xúc là 46oC để đạt được các yều nhiệt độ điểm sương này trong khi tra đồ thị ta lấy giảm nhiệt độ điểm sương xuống thêm 10oC, vậy khi đó nhiệt độ điểm sương là –15oC. Tọa độ của điểm sương cân bằng –15oC và nhiệt độ tháp tiếp xúc 46oC rơi vào đường nồng độ glycol sạch là 99.5%, đây chính là nồng độ glycol sạch yêu cầu. Đường nồng độ đứt đoạn ứng với nồng độ 98.5% đây là giới hạn của nồng độ glycol có thể tái sinh ở 204oC và áp suất bình tái sinh (áp suất điều kiện tiêu chuẩn) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 29 Khi muốn đạt nồng độ glycol sau khi tái sinh lớn hơn thì phải được tái sinh trong điều kiện áp suất chân không (<101 Kpa) hoặc/và có sự tham gia của khí stripping gas. Cứ giảm đi 1 kpa trong bình tái sinh thì nồng độ phần trăm khối lượng glycol sạch tăng thêm 0.014% Khí stripping gas này phải là khí sạch nó được đưa vào thiết bị tái sinh với mục đích là làm giảm áp suất hơi nước trên bề mặt dung dịch, thúc đẩy sự bốc hơi nước ra khỏi dung dịch. Trong thiết bị tái sinh glycol nhiệt độ được duy trì trong khoảng 190oC -204oC nếu ở 206.7oC thì TEG sẽ bị phân huỷ. Nếu ở bình tái sinh có áp suất thấp 10 → 13 kpa thì dưới các điều kiện về nhiệt độ và áp suất như vậy ta có thể thu được glycol sạch có nồng độ khối lượng cỡ 99.5%. CÁCH TRA NỒNG ĐỘ GLYCOL SẠCH THEO YÊU CẦU Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 30 Nhiệt độ giới hạn trên trong tháp tiếp xúc được xác định bằng sự tiêu hao cho phép của glycol do bay hơi và trong thực tế nhiệt độ này vào khoảng 38oC. Còn giới hạn dưới phụ thuộc vào sự giảm khả năng hút ẩm của glycol gây ra bởi sự tăng độ nhớt của glycol nhiệt độ cực tiểu này vào khoảng 10oC. Trong hầu hết các hệ thống làm khô khí bằng glycol, lưu lượng glycol tuần hoàn vào khoảng 15-40 lites TEG cho 1 kg H2O tách ra, đây là dải giá trị được cho là có kinh tế nhất. CÁCH TRA NỒNG ĐỘ GLYCOL SẠCH THEO YÊU CẦU Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 31 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 32 LƯU LƯỢNG GLYCOL TUẦN HOÀN Ta thực hiện 6 bước sau: Bước 1: Từ nhiệt độ điểm sương yêu cầu của khí gas sau khi làm khô trừ tiếp khoảng 10oC và nhiệt độ tháp tiếp xúc, ta tra ra nồng độ Xgl (%) yêu cầu qua đồ thị HÌNH 8. Bước 2: Tính lượng nước bão hòa của khí gas khi vào tháp tiếp xúc W_inlet (kg/106std m3) Bước 3: Tính lượng nước bão hòa của khí gas khi ra khỏi tháp tiếp xúc W_outlet (kg/106 std m3) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí LƯU LƯỢNG GLYCOL TUẦN HOÀN Bước 2 & 3: Tra đồ thị hình 10 Bước 4: Tính tỉ số (W_inlet - W_outlet)/ W_inlet sau đó có số tầng lý thuyết của contactor N tra các đồ thị hình 6.5 đến 6.9 ta có lưu lượng tuần hoàn của TEG (m3 TEG/kg H2O) Bước 5: Density của TEG = 1.12kg/liter Bước 6: Để tra lưu lượng stripping gas ta dùng đồ thị HÌNH 9. Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí HÌNH 8: Đồ thị tra nồng độ Glycol sạch (Xgl) 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 34 Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 35 HÌNH 9. ĐỒ THỊ TRA LƯU LƯỢNG STRIPPING KHI CHO STILL COLUMN Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 36 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL VÍ DỤ: Hệ thống làm khô khí cho dòng khí 3x106 std m3/d, γ = 0,6, áp suất 12500kpa và 40oC, nhiệt độ điểm sương yêu cầu – 5oC contactor có số mâm lí thuyết N = 1.5. Tính toán nồng độ tối thiểu của glycol sạch và lưu lượng tuần hoàn để đạt được nhiệt độ điểm sương cân bằng là - 5oC thì trong tính toán ta phải lấy nhiệt độ điểm sương tính toán thấp đi thêm 10oC khi đó nhiệt độ điểm sương tính toán là -15oC. Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 37 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Theo dữ liệu bài toán, ta được nồng độ glycol sạch yêu cầu: Xgl = 99,2% -15oC 99,2% Giải Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 38 LÀM KHÔ KHÍ BẰNG GLYCOL Lượng nước bão hòa của khí khi vào contactor (12500kpa, 40oC) tra đồ thị HÌNH 10. W_inlet: 700kg nước /1 triệu m3 khí gas Lượng nước bão hòa của khí gas khi ra contactor (12500kpa, -5oC) tra đồ thị HÌNH 10 W_outlet: 60kg nước /1 triệu m3 khí gas (W_inlet - W_outlet)/ W_inlet = (700-60)/700 = 0,914 Tra hình 10 ra lưu lượng TEG tuần hoàn là 0,031 m3TEG/kg H2O. Lượng nước tách ra từ dòng khí là 3x(700-60)/24 = 80kg/h Vậy lượng TEG sạch tuần hoàn là 31(liter)x80 = 2480 lit/h Để tra lưu lượng stripping gas ta dùng đồ thị HÌNH 9 tra được 1 std m3 stripping gas/ m3 TEG x 2,48 = 2,48 std m3/h Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 39 HÌNH 10: ĐỒ THỊ HƠI NƯỚC BẢO HOÀ TRONG HỖN HỢP KHÍ (GAS) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 40 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CONTACTOR Vận tốc cho phép của khí gas khi qua contactor: Trong đó: Ks = 0,055m/s nếu contactor dùng bublecaps = 0,09→0,105 contactor dùng structured packing. ρL: Khối lượng riêng pha lỏng với hệ TEG-H2O thì = 1120kg/m3 ρg: Khối lượng riêng pha khí ở điều kiện contactor kg/m3 Riêng đối với contactor dùng structured packing thì có thể dùng: v = 3/(ρg)0.5 5,0           g gL sKv   Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 41 Khi đó đường kính tối thiểu của contactor là: d = [4qact/(πv)]0.5 Trong đó: d: đường kính contactor (m) qact: lưu lượng khí thực tế (m3/s) Lưu ý: qact = m/ρg qact = qstd PstdTactZact/(86400PactTstd) m (kg/s): Lưu lượng khối lượng dòng khí gas qstd (std m3/d): Lưu lượng thể tích dòng khí TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CONTACTOR Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 42 BÀI TẬP VÍ DỤ VÍ DỤ: TEG vào contactor để làm khô dòng khí gas 1x106 std m3/d ở 40oC, 7000kpa, hệ số nén của khí là z = 0,85, Mw = 19 tính kích cỡ contactor dùng bublecaps, structured packing Giải: ρg = 7000x19/(0,85x8,314x313) = 60 kg/m3 v = Ks[(ρL - ρg)/ρg]0.5 Contactor dùng bublecaps v = 0,055[(1120 - 60)/60]0,5 = 0,23 m/s (Ks = 0,055m/s nếu contactor dùng bublecaps) qact = qstd PstdTactZact/(86400PactTstd) = 1000000x101x313x0.85/(86400x7000x288) = 0.154m3/s d = [4qact/(πv)]0,5 = [4x0,154/(0,23x3,14)]0,5 = 0,92m Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 43 Giải: Contactor dùng structured packing (Ks = 0,09→0,105) v = 0,095[(1120 - 60)60]0,5 = 0,39m/s hoặc v = 3/(ρg)0,5 = 3/600,5 = 0,39 d = [4qact/(πv)]0,5 = [4x0,154/(0,39x3,14)]0,5 = 0,71m BÀI TẬP VÍ DỤ Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 44 HÌNH 11: STRUCTURED PARKING & BUBBLE CAP Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 45 HÌNH 12: ĐỒ THỊ TRA LƯU LƯỢNG GLYCOL SẠCH (N=1) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 46 HÌNH 13: ĐỒ THỊ TRA LƯỢNG GLYCOL SẠCH (N = 1.5) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 47 HÌNH 14: ĐỒ THỊ TRA LƯU LƯỢNG GLYCOL SẠCH (N=2) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 48 HÌNH 15: ĐỒ THỊ TRA LƯU LƯỢNG GLYCOL SẠCH (N=2.5) Copyright 2008 Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp. HCM 49 HÌNH 16: ĐỒ THỊ TRA LƯU LƯỢNG GLYCOL SẠCH (N=3)