Chapter 1 - Introduction

5/14/2018 Chapter 1 - Introduction - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/chapter-1-introduction-55a93195f3d1e 1/62

TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ CN Ch Bi n Khí ế ế 1

CÔNG NGH CHỆ Ế CÔNG NGH CHỆ Ế BI N KHÍẾ BI N KHÍẾ TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ

TR NG Đ I H C BÁCH KHOA TP. HCMỜ Ạ Ọ

KHOA K THU T HÓA H CẬ Ọ




Đ C NG MÔN H CƯƠ Ọ

Ch ng 1: Khái ni m chungơ ệ

1.1. Tr l ng khí trên th gi i và Vi t Namữ ượ ế ớ ệ

1.2. Phân l ai khí thiên nhiênọ

1.3. Thành ph n hóa h c và tính ch t c a khí thiên nhiên ầ ọ ấ ủvà khí d u m ầ ỏ

1.4. S đ t ng quát ch bi n khí và các s n ph m khí ơ ồ ổ ế ế ả ẩ





Ch ng 2: Gi n đ pha và ng d ng trong chơ ả ồ ứ ụ ếbi n khí

2.1. Gi n đ pha c a đ n ch tả ồ ủ ơ ấ

2.2. Gi n đ pha c a h đa c u tả ồ ủ ệ ấ ử

2.3. ng d ng c a gi n đ pha trong ch bi n khí Ứ ụ ủ ả ồ ế ế


http://slidepdf.com/reader/full/chapter-1-introduction-55a93195f3d1e 4/62TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ CN Ch Bi n Khí ế ế 4


Ch ng 3: Làm khô khíơ

3.1. Khái ni m chungệ

3.2. Làm khô khí b ng ph ng pháp c chằ ươ ứ ế

3.2.1. Ph ng pháp c ch t o hydrateươ ứ ế ạ

3.2.2. Làm khô b ng ph ng pháp h p thằ ươ ấ ụ

3.2.3. Làm khan b ng ph ng pháp h p phằ ươ ấ ụ


http://slidepdf.com/reader/full/chapter-1-introduction-55a93195f3d1e 5/62TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ CN Ch Bi n Khí ế ế 5


Ch ng 4: Làm s ch Hơ ạ 2S, CO2 và các h p ch tấch a l u huỳnh khácư

4.1. Khái ni m chungệ

4.2. Làm s ch khí b ng dung môi alkalnolaminạ ằ

4.3. Làm s ch khí b ng dung môi v t lý và t ng h pạ ằ ậ ổ ợ

4.4. L a ch n dung môi cho quá trình làm s ch Hự ọ ạ 2S và CO2





Ch ng 5: Công ngh ch bi n khíơ ệ ế ế

5.1. Ch bi n khí b ng ph ng pháp ng ng tế ế ằ ươ ư ụ

5.2. Ch bi n khí b ng ph ng pháp h p thế ế ằ ươ ấ ụ

5.3. Ch bi n khí b ng ph ng pháp ch ng c t nhi t đế ế ằ ươ ư ấ ệ ộth pấ

5.4. ng d ng các quá trình ch bi n khí khác nhauỨ ụ ế ế




TÀI LI U THAM KH OẢ

1. L u C m L c, Công ngh ch bi n khí (1996).ư ẩ ộ ệ ế ế

2. MA. Berlin, VG.Gortrenc p, HP. Volc p, Công ngh ch bi n khí thiênố ố ệ ế ế nhiên và khí d u m , Tr ng ĐH K thu t Tp.HCM. ầ ỏ ườ ỹ ậ

3. Francis S. Manning, Richard E. Thompson, Oilfield Processing of Petroleum,

Volume 1: Natural Gas, PennWell Publishing Company (1991).4. K. S. Pedersen, Aa. Fredenslund, P. Thomassen, Properties of Oils and

Natural Gas, Gulf Publishing Company (1989).




Đ TÀI THUY T TRÌNHẾ

1. Các ngu n khí trên th gi i và Vi t Nam: ti m năng và ng d ng. ồ ế ớ ệ ề ứ ụ2. Xu h ng thay th nhiên li u khí trong t ng lai.ướ ế ệ ươ

3. Công ngh chuy n hóa khí thành l ng (GTL technology).ệ ể ỏ

4. Công ngh s n xu t DME t khí thiên nhiên.ệ ả ấ ừ

5. Công ngh ch bi n khí trong Nhà máy ch bi n khí Dinh C .ệ ế ế ế ế ố 6. V n đ thay th nhiên li u l ng b ng khí thiên nhiên dùng trongấ ề ế ệ ỏ ằ

giao thông v n t i.ậ ả

7. V n đ t n tr và v n chuy n khí trong công nghi p ch bi n khí.ấ ề ồ ữ ậ ể ệ ế ế

B t đ u t tu n l thắ ầ ừ ầ ễ ứ 4!




Gas

Oil-Gas reservoir

Oil

Water




Gas

Gas reservoir.

Lớp đá địa tầng không thấm nước : ngăn cản khí thoát ra ngoài

Water




L ch s phát hi n và ng d ng khí thiên nhiênử ệ ứ ụ

• 1000 B.C., đã đ c bi t đ n t th i Hy L p c đ i –ượ ế ế ừ ờ ạ ổ ạ

mang ý nghĩa tôn giáo.

• 500 B.C., t i Trung Qu c: làm bay h i n c bi n đ s nạ ố ơ ướ ể ể ảxu t mu i.ấ ố

• 1816, t i Hoa Kỳ: th p sáng đèn đ ng.ạ ắ ườ

• 1821, t i New York (Hoa Kỳ): gi ng khí thiên nhiên đ uạ ế ầtiên đ c phát hi n b i William Hart.ượ ệ ở




L ch s phát hi n và ng d ng khí thiên nhiên (tt)ử ệ ứ ụ

• 1858, Công ty kinh doanh khí thiên nhiên đ u tiên c a ầ ủHoa Kỳ đ c thành l p – Fredonia Gas Light Company.ượ ậ

• 1885, Robert Bunsen phát minh đèn đ t b ng h n h pố ằ ỗ ợkhí thiên nhiên và không khí, dùng trong đun n u và s i.ấ ưở

• 1900, khí thiên nhiên đ c phát hi n t i 17 ti u bang c aượ ệ ạ ể ủHoa Kỳ.

• Ngày nay, khí thiên nhiên chi m 21,6% l ng năng l ngế ượ ượs d ng Hoa Kỳ.ử ụ ở




Nhiên li u khí ệ

LPG : 11845 kcal/kg

LNG : 12400 kcal/kg

Dầu thô : 10840 kcal/kg

Than đá : 8171 kcal/kg

Than củi : 6582 kcal/kg

Củi : 2662 kcal/kg




Ch ng 1: KHÁI NI M CHUNGơ Ệ

1.1. Tr l ng khí thiên nhiên trên th gi i vàượ ế ớVi t Nam

1.1.1. Th gi iớ

Tröõ löôïng daàu xaùc minh cuûa toaøn theá giôùi (2005):

2050 ÷ 2390 tæ thuøng (270 ÷ 323tæ taán)

Ñaõ söû duïng: 45 - 70%.

Coøn khoaûng 1000 tæ thuøng (135 tæ taán).

Möùc khai thaùc hieän nay cuûa toaøn theá giôùi

Å Ñ À ÖÏ Á À À Â



TS. Nguy n H u L ngễ ữ ươ CN Ch Bi n Khí ế ế 17naêm

Tyûthuøng/naêm

Daâuø thoâ ñaõ khai thaùc

Nguoàn daàu thoâ döï kieán

Toång caùc saûn phaåmdaàu moû

BIEÅU ÑOÀ DÖÏ KIEÁN NGUOÀN DAÀU THOÂVAØ SAÛN PHAÅM DAÀU MOÛ TREÂN THEÁ

GIÔÙI.

Nguoàn daàu moû seõ caïn kieät




Tr l ng khí xác minh theo khu v c cu i năm 2004 (x10ữ ượ ự ố 12 m3)




Cu i năm 2004, tr l ng khí xác minh c a th gi i đ cố ữ ượ ủ ế ớ ượd đoán m c 179.53 × 10ự ở ứ 12 m3.

Khu Vực Trữ lượng(x1012 m3)

Tỉ lệ (%) Tỉ số R/P /năm

Middle East 72.83 40.6 >100Europe and Eurasia 64.02 35.7 61

South Asia and Pacific 14.21 7.9 44

Africa 14.06 7.8 97

North America 7.32 4.1 10

South and Central America

7.10 4.0 55

Tr l ng toàn c uữ ượ ầ 179.53 100.0 67





1.1.2. Vi t Nam

Tieàm naêng daàu khí, ñaëc bieät laø khí khaù lôùn:

+ Tröõ löôïng tieàm naêng: ~ 1.500 tyû m3,goàm:

160 tyû m3 khí ñoànghaønh

1.130 tyû m3 khí khoângñoàng haønh

200 trieäu m3 condensate.





Caùc boàn truõng chöùa daàu khí chính(chieám 90% tröõ löôïng coù theå thu hoài):

+ Boàn truõng Cöûu Long:

Tröõ löôïng tieàm naêng : ~ 700 ÷ 800trieäu m3 quy daàu (20%).

Tröõ löôïng xaùc minh: 270 trieäu m3

daàu,56 tyû m3 khí

ñoàng haønh,

khí khoâng





+ Boàn truõng Nam Coân Sôn:

Tröõ löôïng tieàm naêng: 650 ÷ 750 trieäum3 quy daàu (17%)

Tröõ löôïng xaùc minh: chuû yeáu laø khí ,goàm:

74 trieäu m3 daàu,

15 tyû m3 khí ñoàng

haønh,

159 tyû m3 khí khoângñoàng haønh,





+ Boàn truõng Soâng Hoàng:

Tröõ löôïng tieàm naêng: 550 ÷ 700 trieäu m3 quy daàu (14%).

Tröõ löôïng xaùc minh: 208 tyû m3

khí, chuûyeáu laø khí coù haøm löôïng CO2 cao.





+ Khí Malay -Thoå Chu:


Tröõ löôïng xaùc minh goàm:

12 trieäu m3 daàu,

3 tyû m3 khí ñoàng haønh,

45 tyû m3 khí khoâng ñoàng haønh

Ñaûm baûo khai thaùc oån ñònh daøi haïn vôùicoâng suaát 2,7 tyû m3/naêm.

Khí bò nhieãm CO2 ñaùng keå.





+ Boàn truõng Phuù Khaùnh:


+ Boàn truõng Vuõng Maây:Tröõ löôïng tieàm naêng: 1 ÷ 1,5 tyû m3 quy

daàu (30%).

Chuû yeáu laø khí.





L ng khí thiên nhiên th ng đ c tính quy đ i v d uượ ườ ượ ổ ề ầd a trên l ng nhi t cung c p c a khí và d u theo h sự ượ ệ ấ ủ ầ ệ ố sau:

5,487 cubic feet of natural gas = one barrel of crude oil





1.2. Phân l a i khí th iên nhiên

1 .2 .1 . T he o th àn h p h n kh í

• Khí béo (khí t): hàm l ng Cướ ượ 1 th p, hàm l ng Cấ ượ 5+

cao.

• Khí g y (khí khô): hàm l ng C ầ ượ1 cao, không ch a Cứ 5+.





• Đ béo: d a trên hàm l ng Cộ ự ượ 3+:

Khí g y: [C ầ 3+] < 250 g/m3.

Khí béo th p: [Cấ 3+] ~ 250 - 350 g/m3.

Khí béo cao: [C3+] ~ 350 - 400 g/m3.

Khí r t béo: [Cấ 3+] > 600 g/m3.





1 .2 .2 . Theo hàm l n g kh í chu aợ

• Khí chua: ch a Hứ 2S, CO2, mercaptan RSH, carbon disulfur

CS2, carbonyl sulfide COS.

• Khí ng t: [Họ 2S] < 4 ppm





1 .2 .3 . T heo m kh í

• Khí đ ng hành (khí d u m ): t m d u, th ng thu c ồ ầ ỏ ừ ỏ ầ ườ ộl ai khí béo.ọ

• Khí không đ ng hành (khí thiên nhiên): t m khí, thu c ồ ừ ỏ ộl ai khí khô (khí g y).ọ ầ

Khí (%tt) CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 & ch t khácấ

Khí thiên nhiên 70-97,5 0,1-8 0,1-4 0,01-1 0-0,3 1-15

Khí m d uỏ ầ 35-90 4-20 3-30 2-13 1-4 0,5-11




Khí thiên nhiên

Khí đ ng hành ồ

Condensate





1.3. Thành ph n hóa h c và tính ch t c a khíọ ấ ủthiên nhiên và khí d u mỏ

1 .3 .1 . Th ành ph n hóa h cọ

• Khí thiên nhiên: • C1 (ch y u), ethane, propane, n-butane, iso-butane, Củ ế 5+ (ít).

• CO2, H2S, RSH, He, Ar.

• Khí đ ng hành: ồ tùy thu c đi u ki n l y m u.ộ ề ệ ấ ẫ





C u tử Nhi t đ sôi,ộ 0C Đ c đi mể

Methane

Ethane

Propane

Iso-butane

N-butane

-161,5

-88,5

-42,2

-12,1

-0,5

Khí đi u ki n ápở ề ệsu t và nhi t đấ ệ ộ

th ngườ

Iso-pentane

N-pentane

N-hexane

N-heptane

N-octane

27,9

36,1

69,0

98,4

125,6

L ng đi u ki n ápỏ ở ề ệsu t và nhi t đấ ệ ộ

th ngườ

B ng 1.3. Thành ph n khí thiên nhiên tr c khi ch bi n. ầ ướ ế ế





Thành ph n (%mol) ầ B ch Hạ ổ Ruby (Gđ 2) Lan Tây, Lan Đ (Gđ 1)ỏN2 0,146 0,25 0,34

CO2 0,032 0,11 1,87

CH4 73,557 73,66 88,62

C2H6 12,563 11,76 4,22C3H8 7,155 7,16 2,36

i-C4H10 1,631 1,59 0,59

n-C4H10 2,348 2,42 0,57

i-C5H12 0,657 0,73 0,24

n-C5H12 0,742 0,79 0,16

C6+ 1,150 1,53 -

H i n cơ ướ 0,01 0,01 Đi m s ng: -10ể ươ 0C 70 barở





Thành ph n ầ(%tt)

Pháp Groningen(Neitherlands)

UK North Sea Ekolisk (Norway)B cắ Nam

CH4 69,52 81,30 95,05 78,8 85,2

C2H6 2,82 2,85 2,86 10,1 8,6C3H8 0,80 0,37 0,49 5,7 2,9

C4H10 0,60 0,14 0,17 2,2 0,9

C5H12 0,91 0,09 0,05 1,4 9,2

H2S 15,59 V tế V tế V tế V tế

CO2 9,76 0,89 - 1,4 1,7

N2 - 14,35 1,26 0,7 0,5





1.3.2. Tính ch t v t lý c a khí thiên nhiênậ ủ

• Nhi t tr :ệ ị

Là l ng nhi t sinh ra khi đ t cháy m t đ n v th tích nhiênượ ệ ố ộ ơ ị ểli u.ệ

Đ n v : kcal/mơ ị 3, Btu/ft3,…

Nhi t l ng cháy c a khí thiên nhiên ~ 37.700 – 54.600 J/kg.ệ ượ ủ

Nhi t l ng cháy c a khí xăng ~ 4.600 – 50.000 J/kg.ệ ượ ủ

http://online.unitconverterpro.com/







Nhi t l ng t ng: nhi t l ng sinh ra khi đ t cháy khí v i l ngệ ượ ổ ệ ượ ố ớ ượkhông khí lý thuy t, n c sinh ra đ c làm l nh và ng ng t .ế ướ ượ ạ ư ụ

Nhi t l ng th c: nhi t l ng sinh ra khi đ t cháy khí, n c t oệ ượ ự ệ ượ ố ướ ạthành v n th khí.ẫ ở ể

T c đ cung c p nhi t:ố ộ ấ ệT c đ cung c p nhi t (kcal/h) = Nhi t tr (kcal/Nmố ộ ấ ệ ệ ị 3) x th tíchể(Nm3 /h)





• Tr ng l ng riêng:ọ ượ

Khí thiên nhiên: d ~ 0,540 – 0,650.

Khí đ ng hành: cao h n, có th n ng h n không khí. ồ ơ ể ặ ơ





• Gi i h n ch p cháy:ớ ạ ớ Đ i v i khí thiên nhiên: 5 – 15 %ttố ớ

• L ng không khí c n cho s cháy:ượ ầ ự

Đi u ki n cháy t th c: A ề ệ ỷ ứ o = VKK /VNL = 9,763. Th a s không khí (AF): t l KK s d ng th c t cho m từ ố ỷ ệ ử ụ ự ế ộđ n v th tích nhiên li u so v i nhu c u không khí t th c.ơ ị ể ệ ớ ầ ỷ ứ

T l C/H: nh h ng đ n s cháy, ng n l a và tính ch tỷ ệ ả ưở ế ự ọ ử ấ truy n nhi t. ề ệ





Tính ch tấ Khí nhà máy Propane

Nhi t tr t ng, kcal/mệ ị ổ 3 4.770 23.600

T tr ngỷ ọ 0,5 1,52

Tr s Wobbe, kcal/mị ố 3

6.750 19.200T c đ ch p cháy c c đ i, m/số ộ ớ ự ạ 1,0 0,37

Th tích không khí c n cho s cháy,ể ầ ự Nm3 /1000 kcal

0,98 1,01

Gi i h n ch p cháy, %tt trong KK ớ ạ ớ 5,35 2,10

Nhi t đ ng n l a c c đ i trong KK,ệ ộ ọ ử ự ạ 0C 1.960 2.000





• Hi u ng Joule – Thompson:ệ ứ • Khí áp su t cao đ c giãn n trong bình ch a áp su t th p,ở ấ ượ ở ứ ấ ấ mà không sinh ra công, và không có trao đ i nhi t v i bên ngòaiổ ệ ớthì nhi t đ khí s gi m.ệ ộ ẽ ả

• Trung bình gi m 1 at thì nhi t đ gi m 0,3ả ệ ộ ả 0C.





1.4. S đ ch bi n khí và s n ph m khíồ ế ế ả ẩ

1 .4 .1 . S đ t ng quá t q uá t r ìn h ch b i n kh íồ ổ ế ế




http://en.wikipedia.org/wiki/Image:NatGasProcessing.png





• X lý khí:ử Dehydrat hóa.

Làm s ch.ạ

• Tách chi t NGL:ế H p th .ấ ụ

H p ph .ấ ụ

Ng ng t .ư ụ


































• n đ nh hóa:Ổ ị Tách methane.

Tách ethane.

• X lý s n ph m:ử ả ẩ Dehydrat hóa.

Ng t hóa:ọ

L ai Họ 2S, COS, CS2.

L ai COọ 2.









































4 .2 . S n ph m quá t r ìn h ch b i n kh í v à n gẩ ế ế ứd ng

• S n ph m s c p: khí xăng, khí hóa l ng, khí khô, cácả ẩ ơ ấ ỏhydrocarbon đ n ch t Cơ ấ 1 – C5.

• ng d ng: s n xu t đi n, nông nghi p, công nghi p,Ứ ụ ả ấ ệ ệ ệdân d ng, giao thông v n t i, nguyên li u công nghi p hóaụ ậ ả ệ ệch t,…ấ
































S n xu t đi nả ấ ệ













S n xu t đi nả ấ ệ

L ng ch t th i t nhà máy turbin h n h p ch y nhiên li uượ ấ ả ừ ỗ ợ ạ ệkhí ch b ng 45% so v i nhà máy ch y than và 60% so v iỉ ằ ớ ạ ớnhà máy ch y d u.ạ ầ

Nhà máy nhi t đi n Phúệ





















Mỹ

NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ












Nhà Máy Đạm PHÚ MỸ










Nhà Máy Đạm PHÚ MỸ

Địa Điểm : Phu My, Vung Tau

Năng SuấtUrê : 740.000 T/year NH3 : 51.000 T/year

Vốn Đầu Tư :430 million $US

Vận Hành : June 2004

Khai thácMetanol
























Làm sạch

Tách Khí

Propan

Propylen

Polypropylen

Butan

Nhựa epoxy

Butylen

MTBE,ETBEThủy tinhhữu cơ

Reforming

C3+

Caosu

Cracking

Propin

Xuất khẩu

Etylen

Propylen

Butadien

Chất thơm

Xăng

C2

Formaldehyt

Dẫnxuất C1

Khí tổng hợp

Polyetylen

Metan

Etan

Etylen

VA

PVA

Butadien

Quy trình sử dụng Khí Thiên Nhiên trong công nghiệp Hóa Dầu
















































• Một số lọai khí đốt (LPG) trên thị trường Việt Nam LPG của Petrolimex: 30% propane và 70% butane.

Bình 9 kg – 13 kg – 48 kg.

LPG của Saigon Petro: 52% propane và 47% butane. Bình 12 kg – 50 kg.

LPG của Elf Gas Saigon: chủ yếu là butane.

Bình 6 kg – 12,5 kg – 39 kg.




















Chapter 1 - Introduction

Documents

Transcript of Chapter 1 - Introduction