Đ án t t nghi p Tr ng Đ i h c M - Đ aồ ố ệ ườ ạ ọ ỏ ị
ch tấ
L I M Đ UỜ Ở Ầ
V i nhu c u s d ng khí trên th gi i tăng nhanh, s thăm dò khai thác khíớ ầ ử ụ ế ớ ự
thiên nhiên ngày càng tăng, bên c nh đó là s phát hi n d u ngày càng gi m thìạ ự ệ ầ ả
ngành công nghi p khí s ngày càng đóng vai trò quan tr ng.ệ ẽ ọ
Nhà máy ch bi n khí Dinh C là nhà máy x lý khí đ u tiên Vi t Nam doế ế ố ử ầ ở ệ
T p đoàn d u khí Vi t Nam xây d ng, đ ch bi n các ngu n khí đ ng hành, cácậ ầ ệ ự ể ế ế ồ ồ
ngu n khí t nhiên d i dào các m B ch H , R ng Đông và các m lân c nồ ự ồ ở ỏ ạ ổ ạ ỏ ậ
thành nh ng s n ph m khác nhau, nh m đáp ng nhu c u trong n c và xu tữ ả ẩ ằ ứ ầ ướ ấ
kh u.ẩ
Hi n nay s n ph m c a nhà máy GPP Dinh C bao g m khí khô, LPG vàệ ả ẩ ủ ố ồ
Condensat. Trong đó LPG và Condensat là 2 s n ph m có giá tr kinh t cao h nả ẩ ị ế ơ
nhi u so v i khí khô. Nó là ngu n nguyên li u đ s n xu t xăng, các lo i dung môiề ớ ồ ệ ể ả ấ ạ
h u c , nhiên li u đ t và nh ng nguyên li u quan tr ng cho công nghi p hoá d u.ữ ơ ệ ố ữ ệ ọ ệ ầ
V i nhu c u l n v LPG và Condensat nhà máy c n có nh ng gi i phápớ ầ ớ ề ầ ữ ả
nh m tăng công su t đ đáp ng đ c nhu c u c a th tr ng nh ng v n đ mằ ấ ể ứ ượ ầ ủ ị ườ ư ẫ ả
b o các ch tiêu kĩ thu t c a s n ph m th ng ph m. Tháp n đ nh condensat C-ả ỉ ậ ủ ả ẩ ươ ẩ ổ ị
02 là tháp ch ng c t phân đo n có nhi m v phân tách LPG và Condensat đ cácư ấ ạ ệ ụ ể
s n ph m này đáp ng đ các tiêu chu n th ng m i quy đ nh. Tháp C-02 là c mả ẩ ứ ủ ẩ ươ ạ ị ụ
thi t b quan tr ng không th thi u trong dây truy n công ngh c a nhà máy GPPế ị ọ ể ế ề ệ ủ
Dinh C . Khi ti p nh n thêm các ngu n khí t các m lân c n, l u l ng khí vàoố ế ậ ồ ừ ỏ ậ ư ượ
nhà máy s liên t c thay đ i, đ kh o sát tháp kh năng đáp ng c a tháp C-02ẽ ụ ổ ể ả ả ứ ủ
nên em ch n đ tài: “ọ ề Tìm hi u và tính toán các thông s k thu t c a tháp nể ố ỹ ậ ủ ổ
đ nh condensat C-02 t ng ng v i l u l ng khí đ u vào 5,9 tri u mị ươ ứ ớ ư ượ ầ ệ 3/ngày
c a nhà máy GPP Dinh Củ ố ”
Trong ph m vi m t đ án t t nghi p, trình đ b n thân còn nhi u h nạ ộ ồ ố ệ ộ ả ề ạ
ch , ch a đ c làm quen nhi u v i vi c tính toán thi t k nên đ án h n cònế ư ượ ề ớ ệ ế ế ồ ẳ
nhi u thi u sót. R t mong nh n đ c nh ng nh n xét, góp ý c a các th y côề ế ấ ậ ượ ữ ậ ủ ầ
cùng b n bè đ ng môn. ạ ồ
Nhân d p này em xin chân thành c m n th y giáo Nguy n Danh Nhi, côị ả ơ ầ ễ
Nguy n Th Bình, các th y cô giáo trong b môn L c-Hoá D u và b n bè đ ngễ ị ầ ộ ọ ầ ạ ồ
môn đã giúp đ em trong quá trình h c t p, rèn luy n t i tr ng trong th i gianỡ ọ ậ ệ ạ ườ ờ
qua. Đ c bi t em xin g i l i c m n sâu s c đ n th y giáo D ng Vi t C ng đãặ ệ ử ờ ả ơ ắ ế ầ ươ ế ườ
t n tình ch b o, h ng d n em hoàn thành đ án này.Em xin chân thành c m n!ậ ỉ ả ướ ẫ ồ ả ơ
Hà Nôi, tháng 06 năm 2009
Sinh viên th c hi n: ự ệ Hoàng Văn Tuân
Hoàng Văn Tuân L p L c - Hóa d u – K49ớ ọ ầ
1
Đ án t t nghi p Tr ng Đ i h c M - Đ aồ ố ệ ườ ạ ọ ỏ ị
ch tấ
CH NG 1ƯƠ
T NG QUAN V KHÍ THIÊN NHIÊNỔ Ề
1.1. Khái ni m v khí t nhiên [2,4,5]ệ ề ự
Khí t nhiên là t p h p nh ng hydrocacbon khí CHự ậ ợ ữ 4, C2H6, C3H8, C4H10 v.v..
có trong lòng đ t. Chúng th ng t n t i trong nh ng m khí riêng r ho c t n t iấ ườ ồ ạ ữ ỏ ẽ ặ ồ ạ
trên các l p d u m . Khí t nhiên còn đ c hi u là khí trong các m khí. Khí tở ớ ầ ỏ ự ượ ể ỏ ự
nhiên cũng luôn ch a các khí vô c nh Nứ ơ ư 2, H2S, CO2..., khí tr , h i n c.ơ ơ ướ
Ng i ta phân lo i khí t nhiên làm hai lo i: khí không đ ng hành (còn g iườ ạ ự ạ ồ ọ
là khí thiên nhiên) và khí đ ng hành. Khí thiên nhiên khai thác đ c t m khí, cònồ ượ ừ ỏ
khí đ ng hành khai thác đ c trong quá trình khai thác d u m trong m d u.ồ ượ ầ ỏ ở ỏ ầ
Trong lòng đ t, d i áp su t và nhi t đ cao, các ch t hydrocacbon khí nh CHấ ướ ấ ệ ộ ấ ư 4,
C2H6, C3H8... ph n l n hòa tan trong d u, khí b m lên m t đ t, do áp su t gi m nênầ ớ ầ ơ ặ ấ ấ ả
chúng tách ra kh i d u t o thành khí đ ng hành.ỏ ầ ạ ồ
Thành ph n đ nh tính, đ nh l ng c a khí t nhiên r t gi ng nhau các mầ ị ị ượ ủ ự ấ ố ở ỏ
khác nhau, có th khác nhau đáng k các t ng trong cùng m t m . Gi a khí tể ể ở ầ ộ ỏ ữ ự
nhiên và khí đ ng hành không có s khác bi t l n v thành ph n đ nh tính, nh ngồ ự ệ ớ ề ầ ị ư
v m t đ nh l ng thì khí đ ng hành nghèo CHề ặ ị ượ ồ 4, h n và giàu Cơ4+ h n so v i khíơ ớ
thiên nhiên.
Khí t nhiên là ngu n nguyên li u, nhiên li u vô cùng quý giá, g n nhự ồ ệ ệ ầ ư
không tái sinh, đóng vai trò c c kỳ quan tr ng trong ho t đ ng kinh t , trong cu cự ọ ạ ộ ế ộ
s ng c a con ng i. M t s bi n đ ng trong cán cân cung c u d u khí đ u l pố ủ ườ ộ ự ế ộ ầ ầ ề ậ
t c nh h ng đ n m i lĩnh v c kinh t , đ n chính sách kinh t , xã h i. Ngày nay,ứ ả ưở ế ọ ự ế ế ế ộ
d u khí đ c coi là tài nguyên chi n l c, ch u s ki m soát tr c ti p ho c giánầ ượ ế ượ ị ự ể ự ế ặ
ti p c a các qu c gia.ế ủ ố
1.2. Ngu n g c c a d u và khí t nhiên[2,4,5]ồ ố ủ ầ ự
Ngu n g c hình thành d u m đ c các nhà khoa h c gi i thích theo nhi uồ ố ầ ỏ ượ ọ ả ề
chi u h ng khác nhau, tuy nhiên gi thuy t h u c c a các hydrocacbon trongề ướ ả ế ữ ơ ủ
d u m là có nhi u c s khoa h c nh t. Các v t li u h u c t o ra d u m cóầ ỏ ề ơ ở ọ ấ ậ ệ ữ ơ ạ ầ ỏ
nhi u ngu n g c khác nhau, trong đó quan tr ng nh t là các sinh v t đ ng th iề ồ ố ọ ấ ậ ồ ờ
cũng có m t ph n xác đ ng th c v t hình thành nên.ộ ầ ộ ự ậ
Các giai đo n hình thành d u khí:ạ ầ
Hoàng Văn Tuân L p L c - Hóa d u – K49ớ ọ ầ
2
Đ án t t nghi p Tr ng Đ i h c M - Đ aồ ố ệ ườ ạ ọ ỏ ị
ch tấ
Quá trình hình thành d u khí x y ra trong m t th i gian dài và liên t c. ầ ả ộ ờ ụ Sự
hình thành này x y ra hàng tri u năm và có th chia thành 4 giai đo n sau:ả ệ ể ạ
● Giai đo n 1: Giai đo n này bao g m các quá trình tích t v t li u h u cạ ạ ồ ụ ậ ệ ữ ơ
ban đ u. Xác đ ng th c v t đ c l ng đ ng l i. Chúng đ c các vi sinh v t phânầ ộ ự ậ ượ ắ ọ ạ ượ ậ
hu thành khí và các s n ph m tan trong n c, ph n b n v ng nh t không tan sỷ ả ẩ ướ ầ ề ữ ấ ẽ
l ng đ ng l i thành các l p tr m tích d i đáy bi n. Quá trình này di n ra trongắ ọ ạ ớ ầ ướ ể ễ
kho ng vài tri u năm.ả ệ
● Giai đo n 2: Giai đo n này bao g m các quá trình bi n các ch t h u cạ ạ ồ ế ấ ữ ơ
thành các phân t hydrocacbon ban đ u. Nh ng h p ch t h u c ban đ u không bử ầ ữ ợ ấ ữ ơ ầ ị
phân hu b i vi khu n là nhóm h p ch t béo. Qua hàng tri u năm, nh ng h p ch tỷ ở ẩ ợ ấ ệ ữ ợ ấ
này l ng sâu xu ng đáy bi n. đ sâu càng l n, áp su t và nhi t đ càng cao (tắ ố ể ở ộ ớ ấ ệ ộ 0:
100-2000C, p: 200-1000 atm). đi u ki n này, các thành ph n h u c trên b bi nở ề ệ ầ ữ ơ ị ế
đ i do các ph n ng hóa h c t o ra các c u t hydrocacbon ban đ u c a d u khí.ổ ả ứ ọ ạ ấ ử ầ ủ ầ
● Giai đo n 3: Giai đo n này bao g m các quá trình di c các hydrocacbonạ ạ ồ ư
ban đ u đ n các b n ch a thiên nhiên. Chúng đ c phân b r i rác trong các l pầ ế ồ ứ ượ ố ả ớ
tr m tích. Do áp su t trong các l p đá tr m tích r t cao nên các hydrocacbon banầ ấ ớ ầ ấ
đ u b đ y ra và di c đ n n i khác. Quá trình di c di n ra liên t c cho đ n khiầ ị ẩ ư ế ơ ư ễ ụ ế
các hydrocacbon ban đ u đ n đ c các l p sa th ch, đá vôi, nham th ch có đầ ế ượ ớ ạ ạ ộ
r ng x p cao đ c g i là đá ch a, t đó hình thành nên các b n ch a t nhiên. T iỗ ố ượ ọ ứ ừ ồ ứ ự ạ
các b n ch a này, các hydrocacbon không th di c đ c n a. Trong su t quá trìnhồ ứ ể ư ượ ữ ố
di c ban đ u, các hydrocacbon luôn ch u các bi n đ i hóa h c và d n nh đi.ư ầ ị ế ổ ọ ầ ẹ
● Giai đo n 4: Giai đo n này g m các quá trình bi n đ i d u m trong cácạ ạ ồ ế ổ ầ ỏ
b n ch a t nhiên.ồ ứ ự
1.3. Thành ph n và phân lo i khí t nhiên [2,4,5]ầ ạ ự
1.3.1. Thành ph n c a khí thiên nhiênầ ủ
Khí t nhiên là s n ph m cu i cùng c a quá trình chuy n hóa v t li u h uự ả ẩ ố ủ ể ậ ệ ữ
c c a th gi i sinh v t thành d u khí trong lòng đ t. V m t hóa h c, CHơ ủ ế ớ ậ ầ ấ ề ặ ọ 4 là
hydrocacbon b n nh t, nên nó là h p ph n c b n c a khí t nhiên. Bên c nh CHề ấ ợ ầ ơ ả ủ ự ạ 4
khí t nhiên còn ch a các hydrocacbon khí n ng h n: Cự ứ ặ ơ 2H6, C3H8, C4H10, C5H12,
C6H14, C7H16... Ngoài các hydrocacbon, khí t nhiên còn ch a các khí vô c : Nự ứ ơ 2,
CO2, H2S và h i n c bão hòa v i hàm l ng không c đ nh. B ng 1.1 trình bàyơ ướ ớ ượ ố ị ả
thành ph n c a m t s m khí Vi t Nam.ầ ủ ộ ố ỏ ở ệ
Hoàng Văn Tuân L p L c - Hóa d u – K49ớ ọ ầ
3
Đ án t t nghi p Tr ng Đ i h c M - Đ aồ ố ệ ườ ạ ọ ỏ ị
ch tấ
B ng 1.1: Thành ph n khí đ ng hành m B ch H và R ng Đông thu c b C uả ầ ồ ỏ ạ ổ ạ ộ ể ử
Long-Vi t Nam (% theo th tích).ệ ể
Công th cứR ng Đôngạ
(ch a x lý)ư ử
B ch Hạ ổ
(ch a x lý)ư ử
C u Longử
(đã x lý)ử
CO20,130 0,109 0,042
N20,180 0,327 0,386
CH478,042 74,672 83,573
C2H611,109 12,218 12,757
C3H86,947 7,176 2,438
i-C4H10 1,208 1,548 0,301
n-C4H10 1,648 2,221 0,371
i-C5H12 0,258 0,548 0,061
n-C5H12 0,207 0,589 0,059
C6H14 0,112 0,390 0,012
C7H16 0,134 0,165 0,000
C8H18 0,025 0,036 0,000
Đi m s ng c aể ươ ủ
hyđrocabon
300C
T i 45 barạ
440C
T i 45 barạ
-280C
T i 45 barạ
Đi m s ng c aể ươ ủ
n cướ --30,100C
T i 57 barạ
-1,100C
T i 45 barạ
Hàm l ng n cượ ướ
(g/m3)- 0,102 V tế
T ng hàm l ngổ ượ
l u huỳnhư
17 (ppmv) 10 (ppmv) 16,2 (ppmv)
H2S17 (ppmv) 10 (ppmv) 8,7 (ppmv)
RHS - - 7,5 (ppmv)
* Ngu n Petrovietnam Gas.Co, 11/2ồ
1.3.2. Thành ph n hóa h c và phân lo i khí t nhiênầ ọ ạ ự
H p ph n c b n c a khí t nhiên là CHợ ầ ơ ả ủ ự 4, khí càng n ng thì hàm l ng CHặ ượ 4
càng ít. Nhi t đ các m khí t nhiên th ng là mệ ộ ở ỏ ự ườ ột vài trăm đ do đó khí tộ ự
nhiên luôn ch a c nh ng hydrocacbon Cứ ả ữ 5+, nh ng ch t th l ng đi u ki nữ ấ ở ể ỏ ở ề ệ
th ng. L ng hydrocacbon Cườ ượ 5+ có th khá l n đ c bi t là trong các m ng ngể ớ ặ ệ ở ỏ ư
t , đôi khi đ t đ n b n trăm gam/mụ ạ ế ố 3 khí.
Khí t nhiên bao gi cũng ch a các khí vô c v i hàm l ng th ng gi mự ờ ứ ơ ớ ượ ườ ả
theo th t Nứ ự 2, CO2, H2S, khí tr (He, Ne), COS...ơ
Khí t nhiên trong m luôn luôn ch a h i n c bão hòa, khí khai thácự ở ỏ ứ ơ ướ
đ c cũng th ng bão hòa h i n c nh ng cũng có th ch a ít h i n c h n.ượ ườ ơ ướ ư ể ứ ơ ướ ơ
Hoàng Văn Tuân L p L c - Hóa d u – K49ớ ọ ầ
4
Đ án t t nghi p Tr ng Đ i h c M - Đ aồ ố ệ ườ ạ ọ ỏ ị
ch tấ
Vi c khí khai thác có bão hòa h i n c hay không là ph thu c vào s thay đ iệ ơ ướ ụ ộ ự ổ
nhi t đ áp su t trong su t quá trình khai thác.ệ ộ ấ ố
Ở các m khác nhau thành ph n đ nh tính và đ nh l ng c a khí t nhiênỏ ầ ị ị ượ ủ ự
khác nhau.
Phân lo i khí thiên nhiênạ
Khí thiên nhiên có th phân thành các lo i sau:ể ạ
● Theo ngu n g c:ồ ố
+ Khí đ ng hành: Khí đ ng hành là khí hòa tan trong d u, lôi cu n theo d uồ ồ ầ ố ầ
trong quá trình khai thác và sau đó đ c tách ra kh i d u. Khí đ ng hành đ c khaiượ ỏ ầ ồ ượ
thác t các gi ng d u ho c gi ng d u khí (ch y u là d u).ừ ế ầ ặ ế ầ ủ ế ầ
+ Khí không đ ng hành: Khí không đ ng hành là khí khai thác t m khí vàồ ồ ừ ỏ
m khí ng ng t Condensat.ỏ ư ụ
● Theo thành ph n:ầ
- Khí khô: Là khí có hàm l ng Cượ 2+ <10%.
- Khí m: Là khí có hàm l ng Cẩ ượ 2+ ≥ 10%.
- Khí chua là khí ch a Hứ2S ≥ 5,8mg/m3 khí ho c nhi u h n 2% th tích COặ ề ơ ể 2.
- Khí ng t là khí có hàm l ng Họ ượ 2S và CO2 th p h n các gi i h n c a khí chua.ấ ơ ớ ạ ủ
- Khí nghèo (khí g y) là khí có hàm l ng Cầ ượ 3+ nh h n 50g/mỏ ơ 3 khí.
- Khí béo (khí giàu) là khí có hàm l ng Cượ 3+ l n h n 400g/mớ ơ 3 khí.
1.4. M t s tính ch t cộ ố ấ ơ b n c a khí t nhiên [1,2,5,6]ả ủ ự
Tính ch t hóa lý c a khí đ c quy t đ nh b i thành ph n đ nh tính và đ nhấ ủ ượ ế ị ở ầ ị ị
l ng. Tượ ùy theo m c đích s d ng c th ng i ta th ng quan tâm đ n m t sụ ử ụ ụ ể ườ ườ ế ộ ố
trong các tính ch t c a khí. Sau đây là các tính ch t tiêu bi u c a khí và s n ph mấ ủ ấ ể ủ ả ẩ
c a khí.ủ
1.4.1. Áp su t h i bão hòaấ ơ
Áp su t h i bão hòa là áp su t tr ng thái bay h i c c đ i, khi t c đ bayấ ơ ấ ở ạ ơ ự ạ ố ộ
h i và t c đ ng ng t trên b m t ch t l ng b ng nhau. Ta có th coi g n đúngơ ố ộ ư ụ ề ặ ấ ỏ ằ ể ầ
áp su t h i bão hòa P c a m t dung d ch l ng tuân theo công th c:ấ ơ ủ ộ ị ỏ ứ
P =
i
n
i
ixP .
1
∑
=
V i Pới, xi l n l t là áp su t h i bão hòa và n ng đ ph n mol c a c u t iầ ượ ấ ơ ồ ộ ầ ủ ấ ử
trong l ng.ỏ
V y h p ph n i có n ng đ càng l n, có áp su t h i bão hòa càng l n sậ ợ ầ ồ ộ ớ ấ ơ ớ ẽ
gây ra m t áp su t h i bão hòa riêng ph n càng l n. áp su t h i bão hòa c a dungộ ấ ơ ầ ớ ấ ơ ủ
d ch càng l n khi ch a càng nhi u ch t đ bay h i.ị ớ ứ ề ấ ể ơ
Hoàng Văn Tuân L p L c - Hóa d u – K49ớ ọ ầ
5