Phương pháp làm ngọt(sạch) khí tự nhiên

PH

ƯƠ

Ạ NG PHÁP LÀM (NG T) S CH

Ọ

KHÍ T NHIÊN. Ự

PH

ƯƠ

Ạ NG PHÁP LÀM (NG T) S CH

Ọ

KHÍ T NHIÊN. Ự

07CDHH

Trang 1

I.

GI I THI U V KHÍ T NHIÊN. Ớ Ự Ệ Ề

G m 2 thành ph n chính: hydrocacbon và không hydrocacbon. ầ ồ

ơ ủ ế ừ

ạ ứ ộ ượ

ợ ấ ư ư ấ ứ ư

ấ

ể ạ ử ụ ụ ệ ả ả

i c a các khí axit gây nên s ăn mòn kim ự

ợ ữ ơ ả ầ ả ủ

ng, đ c h i cho ng ườ ử ụ ộ ạ ự

ệ ườ ng cao CO ả

ả ủ

ự ế ở ộ ể ố ượ ằ

ế ị

C1- C4, C4 - C7 ít h n. - Hydrocacbon: ch y u t - Hdrocacbon không no: H2O (h i, l ng), N2, CO2, H2S, COS, CS2, RSH, H2, ơ ỏ He… còn có ch a m t l ng đáng k các t p ch t có tính axit nh cacbonic ể ư (CO2), hydrosunfua (H2S) và các h p ch t ch a l u huỳnh khác nh oxyt l u huỳnh cacbon (COS), disunfua cacbon (CS2), mecaptan (RSH)... Các t p ch t ấ ạ ế ế k trên là các t p ch t không mong mu n trong quá trình khai thác, ch bi n, ố ể ố v n chuy n, s d ng và b o qu n khí cho m c đích làm nguyên li u đ t, ậ t ng h p h u c -hóa d u... S t n t ổ ự ồ ạ ủ lo i, gi m hi u qu c a các quá trình xúc tác, làm ng đ c xúc tác, gây ô ộ ộ ạ ặ ở i s d ng... Bên c nh đó s có m t nhi m môi tr ạ ễ ệ 2 trong khí cũng làm gi m nhi t cháy c a khí, gi m hi u hàm l ệ ả ủ ượ mang tính axit qu c a quá trình v n chuy n khí. S có m t c a các c u t ấ ử ậ ặ ủ ả trong khí c n ph i đ ng đ nh nh m gi m m t hàm l c kh ng ch ủ ỏ ả ượ ầ thi u nh ng tác h i mà các khí axit này gây ra cho thi t b , máy móc, môi ạ ữ ng và sinh v t. tr ể ườ ậ

ộ ị ượ

2S không đ

2 trong kho ng 1~2% th tích;

2S không đ ng H ể

ượ c v ắ ơ ng H ượ c v ượ (cid:229) t quá ượ t [S] <=22-228 ỹ ồ ả

C ng hòa liên bang Nga quy đ nh hàm l ượ 22mg/m3 còn M quy đ nh kh t khe h n: hàm l ị quá 5,7mg/m3; n ng đ CO ộ mg/m3,…

ạ ằ ấ ế ớ

ỏ ươ

ươ ứ axit b ng các ph ọ ầ

ụ ầ ả ạ

ụ ẩ ầ ả ấ ớ

ạ ỏ ợ ể ấ

ả ứ ạ ệ ề ậ ị ị

ủ ế ế ề ẫ ả ạ ả ấ

nhiên và i đã có r t nhi u nghiên c u nh m làm s ch khí t Trên th gi ự ề ng pháp h p ph và khí đ ng hành kh i các c u t ụ ấ ằ ử ấ ồ ng pháp làm ng t khí c n chú ng pháp h p th . Vi c l a ch n các ph ph ọ ươ ệ ự ấ ý đánh giá thành ph n c a nguyên li u bao g m c t p ch t mà trong khí ệ ấ ồ ủ thành ph m yêu c u ph i lo i b . M t s t p ch t khi tác d ng v i các dung ộ ố ạ ẽ môi có th hình thành các h p ch t hóa h c mà trong giai đo n tái sinh s ọ không b phân h y (ph n ng không thu n ngh ch trong đi u ki n quá trình). Đi u này d n đ n gi m ho t tính dung môi và k t qu là dung môi m t hoàn toàn ho t tính. ạ

cho có nh ng l ng t p ch t nh đôi khi l ạ ấ

ế ượ ọ ữ ệ ự ỏ ặ ạ ệ

H ả ượ ệ ầ

ộ 2S trong các khí axit là y u t

ả i gây nh ng nh Th c t ữ ng r t l n đ n vi c l a ch n dung môi ho c công ngh làm s ch khí. Ví ạ ệ c các nhà công ngh quy t đ nh l a ự ế ị ế ố ồ ng pháp x lý và thu h i ử ươ ạ

ự ế h ấ ớ ưở l d nh t ụ ư ỷ ệ 2S/CO2 trong khí nguyên li u c n ph i đ xem xét th n tr ng do n ng đ H ọ ậ ch n công ngh , ph ệ ch t th i c a công ngh ... ả ủ ồ ng pháp làm s ch khí, ph ươ ệ ọ ấ

ỏ ầ ồ

Khí thiên nhiên không k t ng t n t ế i trong các h n h p v i các hydrocacbon khác, ch y u là C ngu n nào khi tách ra kh i d u thô (n u có) 2H6, th ể ừ ợ ồ ạ ủ ế ỗ ớ ườ

2S,

c, H ứ ơ ướ

C3H8, C4H10, và C5H11. Ngoài ra, khí thiên nhiên thô còn ch a h i n CO2, He, N2 và các h p ch t khác. ấ ợ

M t s quá trình làm s ch khí ộ ố ạ

hóa H p th v t lý ụ ụ ậ ấ

H p th ấ h cọ

-Vetrocoke

- Dd mu i arsenat ki m nóng

Quá trình Dung môi Quá trình Dung môi

ố ề

- Monoethanolamin,

-

ạ Làm b ng s ch ằ alkanamine: (K2AsO3)

- Dd mu i natri(2,6-2,7 acid

- Diethanolamine,

-Stretford

MEA ố

-

- Diizopropanolamine,

- Propylene carbonate

-

antrikhinolsunfon) DEA

- Diglycolamine

-Fluor

- Dd DMEPEG

-

DPA

-Selexol

- N-methylpyrolidon (NMP)

DGA

-Purizon

Econamin

- Dd K2CO3 nóng

-Sunfinol

ạ

Làm s ch b ng carbonat ằ kali: - H n h p dd ỗ ợ diisopropanolamine và sunfolan

- Methanol

-Thông th ngườ

- Dd K2CO3 nóng + 1,8% DEG

- Rektizon

-H at hóa, nóng ọ

Trong thành ph n c a khí t ủ ự ồ

nhiên và khí đ ng hành, ngoài các c u t ể ạ ấ

ợ

ấ ử ng đáng k các t p ch t có tính 2 , ư i s d ng, ô nhi m môi ộ ượ 2, H2S và các h p ch t ch a l u huỳnh khác nh COS, CS ứ ư ạ ườ ử ụ ấ ộ ễ

ầ chính là các hydrocacbon no còn có m t l axit nh COư mercaptan RSH, thiophen... gây đ c h i cho ng tr ng, ng đ c ộ ộ ườ

II.

xúc tác,và gây nhi u khó khăn cho quá trình v n chuy n và s d ng. ử ụ ề ể ậ

CÁC PH NG PHÁP LÀM S CH KHÍ H ƯƠ Ạ

2S VÀ CO2 (làm ng tọ

khí)

- Ph

Có 4 ph ng pháp làm s ch khí: ươ ạ

- Ph

ng pháp h p th : H p th Hóa H c và h p th V t Lý ươ ụ ấ ụ ậ ụ ấ ấ ọ

07CDHH

Trang 3

ng pháp h p ph ươ ấ ụ

- Ph

- Ph

ươ ng pháp th m th u ấ ẩ

1. Ph

ươ ng pháp ch ng c t ấ ư

ươ ng pháp h p th : ụ ấ

2S sang thi

ự ặ ậ

ữ • Các quá trình h at đ ng d a trên s h p th hóa h c ho c v t lý gi a ọ ự ấ i h p đ hòan nguyên dung môi và ả ấ t b s n xu t S theo quy trình ế ụ ể ị ả ộ ấ ứ ấ

ọ dung môi và t p ch t, sau đó gi ạ chuy n khí chua ch a H ể Clause.

• Riêng 2 quá trình Vetrocoke-H2S và Stretford h at đ ng d a trên vi c ệ ế ị t b

ự ọ ộ

ụ 2S b ng dung môi hóa h c và oxy hóa chúng trong thi ọ ằ ấ

• Quá trình Vetrocoke-H2S và Stretford đ

h p th H hòan nguyên thành S.

2S th p (áp su t riêng ph n đ u vào c a H

ụ ạ

ấ c ng d ng đ làm s ch khí ể ượ ứ 2S là 0,07 ủ ầ ầ ấ

• Tiêu chu n đ l a ch n quá trình và dung môi h p th : ụ

ng H có hàm l MPa và đ u ra là 0,002 MPa). ượ ầ

ể ự ẩ ấ ọ

ng tr ạ

Hàm l ấ ướ ầ c và sau khi làm s ch c a t p ch t trong khí; ủ ạ c và sau khi làm s ch c a t p ch t trong ạ ấ ủ ạ ướ ấ

ượ ho c áp su t riêng ph n tr ặ khí.

- ch t h p th . ụ

Áp su t riêng ph n ban đ u quy t đ nh s vòng tu n hòan ế ị ấ ầ ầ ầ ố

ấ ấ

ấ ứ ầ

Áp su t riêng ph n sau khi làm s ch ph thu c m c tu n ầ ộ ỏ t đ c a khí khi ra kh i ấ ấ ụ ấ ằ

ạ ụ - hòan ch t h p th , áp su t cân b ng và nhi ệ ộ ủ dung d ch. ị

 Yêu c u đ i v i dung môi h p th : ụ

•

ầ ố ớ ấ

•

R .ẻ

•

Không đ c.ộ

•

D phân h y khi th i ra môi tr ng. ủ ễ ả ườ

•

B n nhi t và b n hóa h c, d hòan nguyên. ề ệ ề ễ ọ

•

Kh năng h p th cao, ít ph thu c vào thành ph n nguyên li u. ụ ụ ệ ả ấ ầ ộ

Có kh năng k t h p v i quá trình làm khô ế ợ ả ớ

• Có kh năng h p th ch n l c. ấ

•

ụ ọ ọ ả

•

Không gây ăn mòn.

•

Đ m t mát th p. ộ ấ ấ

•

Có th thay th b ng m t dung môi khác. ế ằ ể ộ

•

Kh năng t o b t th p. ạ ả ấ ọ

•

Kh năng hòa tan hydrocarbon th p. ả ấ

A. Ph

Nhi t đ đông đ c th p. ệ ộ ặ ấ

-

ng pháp h p th ươ ấ ụ hóa h c:ọ

Dung môi h p th : dung d ch monoethanolamine (MEA), ị ụ ấ

-

diethanolamine (DEA), diglycolamine (DGA).

2S và CO2.

u đi m: Ư ể

oCho phép làm s ch đ n m c tinh H ạ

ứ ế

oĐ hòa tan hydrocarbon trong ch t h p th không cao.

ấ ấ ụ ộ

oCông ngh và thi

- Khuy t đi m: ế

t b đ n gi n. ệ ế ị ơ ả

2S, CO2, RSH, COS và CS2.

oKhông làm s ch hòan tòan H ạ

ể

oM c đ l ai mercaptan và các h p ch t l u hùynh th p.

ứ ộ ọ ấ ư ấ ợ

oMercaptan, COS, CS2 có th t

ng tác v i dung môi và không th hòan ể ớ

nguyên trong đi u ki n ph n ng. ề ệ ể ươ ả ứ

oYêu c u h s h i l u cao, chi phí nhi

t năng l n. ệ ố ồ ư ầ ệ ớ

oCó kh năng t o ch t gây ăn mòn cao.

ả ạ ấ

: 1) Quá trình làm ng t khí b ng monoetanol amin (MEA) ằ ọ

Trong quá trình h p th hoá h c ụ ị

 ướ

07CDHH

Trang 5

n ọ : Ng i ta s d ng dung d ch ấ ườ ư Quá trình làm ng t khí b ng dietanol amin c c acác alkanol amin nh : ọ ử ụ ằ ủ

ươ

c s d ng t ượ ứ ấ ệ

ừ nhiên ng ượ ử ụ ự ụ ồ

ụ



(DEA), dizopropanol amin (ADIP), diglycolamin (DGA) và monoetanolamin ng pháp (MEA)… Trong đó đáng chú ý nh t là monoetanolamin (MEA).Ph năm 1930, hi n nay đ này đ c ng d ng r tr ng rãi. Đ làm ấ ộ ể i ta dùng dung d ch MEA n ng đ 15... 20% trong s ch khí t ộ ị ườ ạ cướ . Dung môi h p th : dung d ch monoethanolamine (MEA), n ị ấ diethanolamine (DEA), diglycolamine (DGA).

 Đ bi n thiên áp su t riêng ph n c a khí chua ban đ u r ng.

u đi m: Ư ể

 MEA d ph n ng, có đ b n hóa h c cao, d hòan nguyên.

ầ ủ ầ ộ ộ ế ấ

 Công ngh và thi

ả ứ ộ ề ễ ễ ọ

 Đ hòa tan hydrocarbon trong MEA th p.

t k đ n gi n. ệ ế ế ơ ả

 Khuy t đi m: ế

ấ ộ

 M c bão hòa c a dung d ch th p. ủ

ể

 Chi phí riêng ch t h p th và chi phí s n xu t cao.

ứ ấ ị

ấ ấ ụ ả ấ

2, COS, CS2, HCN, SO2, SO3 khó hòan 2 thì không s d ng quá ứ

ụ ấ

 Dung môi đã h p th CO nguyên  n u trong khí có ch a COS và CS trình này.

ử ụ ế

 Kh năng thu h i mercaptan và các h p ch t l u hùynh h u c kém.

ả ấ ư ữ ồ ợ ơ

ắ ả

 N u trong h có hydrocarbon béo, sulfua s t, thiosunfit, kh năng ệ  c n đ a thêm vào h ch t ch ng t o b t c a ch t h p th tăng ố ấ ấ ạ t o b t. ạ

ụ ư ệ ầ ấ

• Quá trình t

2 và H2S v i MEA:

ế ọ ủ ọ

ươ ng tác hóa h c gi a CO ọ ữ ớ

2RNH2 + H2S  (RNH3)2S

(RNH3)2S + H2S  2RNH3HS

CO2 + 2RNH2 + H2O  (RNH3)2CO3

 R = -CH2-CH2-OH



CO2 + (RNH3)2CO3 + H2O  2RNH3HCO3

nhi nhi ả ứ ậ ở ề ệ ộ t đ

i. Ở ệ ộ ấ cao, ph n ng x y ra theo chi u ng ả t đ th p, ph n ng x y ra theo chi u thu n; ả ề ả ứ c l ượ ạ

• Quá trình làm s ch khí b ng dung môi MEA

• N ng đ dung d ch MEA th

ạ ằ

• M c bão hòa khí chua trong dung d ch ~ 0,3-0,4 mol/molMEA.

ng <= 15-20%tt. ồ ộ ị ườ

ứ ị

ầ ủ ụ ạ ấ

Đ c ng d ng làm s ch dòng khí có áp su t riêng ph n c a khí chua <= 0,6- ượ ứ 0,7 MPa.

ấ ụ 2S và CO2 b ng MEA x y ra ằ ả ấ

ự

ệ ộ áp su t cao và nhi t đ ở ấ áp su t g n áp su t ệ ở oC. S đ nguyên lý công ngh h p th làm ấ ấ t đ trên 150 ấ ầ ệ ấ ệ ộ ụ

hình 1 Quá trình h p th H 25 ... 40oC, còn tái sinh ch t h p th MEA th c hi n khí quy n và nhi ể s ch khí kh i H ạ ụ ơ ồ 2S và CO2 b ng MEA xem ằ ỏ ở

Hình 1. S đ nguyên lý công ngh h p th b ng MEA ệ ấ ụ ằ ơ ồ

ấ

c; 9. Thi ế ị t b trao đ i nhi t b làm ngu i b ng không t; 10. Tháp t b phân ly; 5,6. Thi ế ị ằ ướ ộ ằ ệ ế ị ổ

1. Tháp h p th ; 2,3,4. Thi ụ t b làm l nh b ng n khí; 7,8. Thi ạ ế ị nh h p th ; 11. B ph n đun nóng; ậ ụ ả ấ ộ

ệ ạ ọ

07CDHH

Trang 7

I. Khí nguyên li u; II. Khí s ch (khí ng t); III. Dung môi bão hòa; IV. Khí phân ly;

ả ấ ầ

 Thuy t minh quy trình:

V. Dung môi đã nh h p th m t ph n; VI. Khí axit; VII. Dung môi đã tái sinh tu n hoàn tr l ụ ộ i tháp h p th . ụ ấ ở ạ ầ

ế

c cho vào ph n d Khí nguyên li u đ ựơ

i ng ố ạ ượ

t b phân li 2. Khí ra kh i đ nh thi ế ị ế ị

ẫ ụ

ỏ

đáy tháp đi vào thi c thu h i thi ổ ị ả ấ ụ ồ

ỏ ỉ ẽ ẫ ồ

ẽ

ẽ ượ đáy tháp s đ

ể

t b TĐN và làm l nh r i hoàn l u quay l t b phân ly 4, H ế ị ở ụ i tháp 10. M t ph n dung d ch thu h i ồ ở ầ i tháp nh h p th 10 đ truy n nhi ụ ạ ư ị ả ấ ồ ế ị ạ ạ

2) Quá trình làm s ch khí b ng dung môi DEA

i c a tháp h p th 1, còn dung ướ ủ ầ ệ ụ ấ c chi u t d ch làm s ch monoetanolamin (MEA) đ c t trên xu ng. ựơ ướ ề ừ ị 2S và CO2 bay ra kh i đ nh tháp và đi Khí và 1 ít dung dich MEA có l n 1 ít H ỏ ỉ ẫ t b phân li là khí s ch, còn dung vào thi ạ ỏ ỉ d ch MEA có l n 1 ít H i vào tháp h p th 1. Dung 2S và CO2 s hoàn l u l ấ ư ạ ị ẽ ụ 2S và CO2 ( có l n khí c a hirocacbon nh etan, propan..) d ch MEA h p th H ư ủ ấ ị ẫ ủ t b phân li 3, m t ph n nh khí c a c tháo ra đ ầ ộ ế ị ở ượ ẽ Hirocacbon n ng đ t b phân ly 3. Còn dung d ch MEA s ồ ở ặ ế ị ượ cho qua thi t 9 ( làm nóng ), r i qua tháp nh h p th 10, t b trao đ i nhi ệ ế ị H2S và CO2 có l n 1 ít duch dich MEA s thoát ra ra kh i đ nh tháp, r i làm l nh và cho qua thi 2S và CO2 s bay ra kh i đ nh, còn dung ỏ ỉ ạ c tái sinh dich MEA hoàn l u tr tháp nh h p th 10. Dung dich MEA s đ ư ả ấ ẽ ượ và l y ra c phía d ộ ướ ở ấ t. cho qua b ph n đun nóng 11 quay l ệ ộ ề ậ Ph n còn l ấ i tháp h p i cho qua thi ạ ầ th 1. ụ

 N ng đ dung d ch DEA ph thu c hàm l

ạ ằ

ng khí chua trong khí và ụ ộ ị ượ

- N ng đ khí chua 0,05-0,08 m

3/l  DEA 20-25%.

m c bão hòa khí chua trong dung d ch, ~ 20-30%kl: ộ ị ồ ứ

- N ng đ khí chua 0,14-0,15 m

3/l  DEA 25-27%.

ồ ộ

- N ng đ khí chua 0,15-0,17 m

3/l  DEA 27-30%.

ộ ồ

ồ ộ

 Đ c ng d ng làm s ch dòng khí có áp su t riêng ph n c a khí ủ chua >= 0,2 MPa (DEA 25-27%) ho c >=0,4 MPa (DEA 27-30%).

ượ ứ ụ ầ ạ ấ

 M c bão hòa dung d ch: 1-1,3 mol/mol DEA. ị

ặ



ứ

u đi m: Ư ể

o Cho phép làm s ch đ n m c tinh H ạ

ứ ế ệ 2S và CO2 v i s hi n di n ớ ự ệ

COS và CS2.

o Dung d ch DEA b n hóa h c, d hòan nguyên,

ễ ề ọ ị

o Áp su t h i bão hòa th p nên đ m t mát th p ấ ấ

ộ ấ ấ ơ

o Công ngh và thi

t k đ n gi n. ệ ế ế ơ ả

0C.

o Ti n hành

nhi t đ cao h n quá trình dùng MEA 10-20 ế ở ệ ộ ơ

ứ ả ạ ấ ọ ố ầ o Kh năng t o b t th p đ i v i dòng khí có ch a thành ph n ớ

 Khuy t đi m: ế

hydrocarbon n ng cao. ặ

ể

o Kh năng h p th c a dung môi th p.

ụ ủ ả ấ ấ

o Chi phí riêng ch t h p th và chi phí s n xu t cao.

ấ ấ ụ ả ấ

ự ươ ữ ớ 2 (m t ph n) và HCN (hòan tòan) v i ầ ộ

o Có s t ấ ấ

ch t h p th t o tàhnh h n h p không hòan nguyên đ c. ng tác gi a CO ỗ ụ ạ ợ ượ

o Kh năng làm s ch mercaptan và h p ch t l u hùynh h u c th p.

3) Quá trình làm s ch khí ADIP

ữ ơ ấ ấ ư ả ạ ợ

ạ

 Dung môi h p th : dung d ch n ế

ụ ị ướ ồ c diisopropanolamine (DIPA), n ng

2S đ n 1,5 mg/m

3; đ ng th i làm s ch CO

2,

ấ đ có th lên đ n 40%. ộ ể

 Cho phép làm s ch tinh H ồ COS, RSR (có th l ai b 40-50% COS và RSR). ỏ

ế ạ ờ

2 th p h n so v i MEA.

 H at đ dung d ch DIPA đ i v i CO ị

ạ ể ọ

 Kh năng t o h p ch t gây ăn mòn th p.

ố ớ ộ ọ ấ ơ ớ

 S phân h y DIPA do t ủ

ả ạ ấ ấ ợ

ươ ấ ng tác v i các h p ch t ch a S và O th p ứ ấ ớ ợ

4) Quá trình làm s ch khí Econamin

ự h n so v i quá trình dùng MEA. ơ ớ

 Đ c áp d ng khi n ng đ khí chua trong khí nguyên li u ~ 1,5-8%.

ạ

 Dung môi h p th : dung d ch n

ượ ụ ệ ồ ộ

c diglycolamine (DGA), v i n ng đ ụ ị ướ ớ ồ ộ

 Có th làm s ch tinh H

2S đ n 5,7 mg/m

3.

ấ ~ 60-65%kl.

07CDHH

Trang 9

ể ạ ế

 H at đ c a DGA v i CO

2 cao h n s i MEA. ơ ớ

 Kh năng l ai CO

2, COS, CS2, mercaptan cao; d hòan nguyên.

ộ ủ ớ ọ

 M c bão hòa khí chua cao: 40-50 l khí chua/ l dung d ch.

ả ọ ễ

ứ ị

ớ  Chi phí riêng ch t h p th và chí phí s n xu t th p h n 25-40% so v i ụ ấ ấ ả ơ

 Kh năng m t mát dung môi th p h n so v i MEA.

ấ ấ quá trình dùng MEA.

 Kh năng gây ăn mòn và hòa tan hydrocarbon t

ấ ả ấ ớ ơ

5) Quá trình làm s ch khí Stretford

ng t MEA và DEA. ả ươ ự

2CO3, NaVO3, và ADA

 Dung môi h p th : dung d ch lõang Na ụ

ạ

ị

 Nguyên t c: l ai b H ắ

ấ (anthraquinone disulfonic acid).

ỏ 2S và th c hi n các ph n ng oxy hóa kh đ ả ứ ử ể ự ệ

 u đi m: dung d ch không ăn mòn. ị

ọ thu S và tái t o ch t oxy hóa. ạ ấ

 Nh

Ư ể

c đi m: khó thu h i l u hùynh, d gây ngh t đ ng ng trong ồ ư ẹ ườ ễ ể ố

ượ h th ng. ệ ố

Ph ng trình ph n ng: ươ ả ứ

H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3

4 NaVO3 + 2 NaHS + H2O = Na2V4O9 + 4 NaOH + 2 S

6) Quá trình làm s ch khí b ng dung d ch K

Na2V4O9 + H2O + 2 ADA = 4 NaVO3 + 2 ADA

2CO3 nóng

2CO3 25-35%.

 Dung môi h p th : dung d ch lõang K ụ

ạ ằ ị

2S và CO2, đ hòa tan các l ai khí khác

 H p th ch n l c đ i v i H ọ ọ

ấ ị

ố ớ ấ ộ ọ

 Có kh năng t o b t n u trong h ch a các hydrocarbon l ng.

ụ không đáng k .ể

 Quá trình th c hi n

ệ ứ ọ ế ạ ả ỏ

0F.

nhi t đ cao 220-400 ệ ở ự ệ ộ

K2CO3 + CO2 + H2O = 2 KHCO3 + Q

K2CO3 + H2S = KHCO3 + KHS + Q

2S, CO2 và n

7) Ph ng pháp h p th b ng h n h p etanol amin v i etylen glycol ươ ỗ ợ ụ ằ ấ ớ

ỏ ờ ạ cướ , ng

ợ ồ ớ

ệ ơ ồ

ớ

ấ ấ ư

ự ụ ph n d ầ ồ ể

ượ

trên xu ng. Khí đã đ ượ ấ

c d n ra t đáy tháp. Dung d ch này đ ụ 2S và CO2 đ ổ

c và đ a vào gi a tháp nh h p th , H ơ ướ ị ư ụ

ấ

ở i.M t ph n dung d ch đó đ ộ ị

c làm ngu i và t t, ph n còn l ộ ả ấ ị ụ c đun nóng b ng h i n ằ i đ ạ ượ ầ ệ ề

 S đ quy trình công ngh

Đ ể làm s ch khí đ ng th i kh i H iườ ta ng d ng ụ ứ ệ làm s ch k t h p h n h p etanol amin v i etylen glycol.Vi c ồ g ế ợ nh ư v y đ n ạ ỗ ậ cướ c n thi ngượ h i ơ n th i ờ làm khan hoá nguyên li u ệ và gi m ả l sinh t đ tái ầ ế ể ỗ nhiên b ng h n dung môi. Trên hình 2,đã ra s đ công ngh làm s ch khí t ạ ằ ự c th c hi n trong h p etanol amin v i etylen glycol. Quá trình làm s ch đ ệ ượ ạ ợ ấ tháp h p th và các thi t b ph tr .Tháp h p th và nh h p th cũng có c u ả ấ ấ ế ị ụ ợ ụ ụ ướ ủ t o nh tháp s y khí b ng glycol. Khi đ i c a c d n vào t ừ ẫ ượ ằ ạ i lên, còn dung d ch làm s ch g m có etylen d tháp,dòng khí chuy n đ ng t ừ ướ ạ ị ộ c làm c chi u t i ng c t glycol và etanol amin đ ố ề ừ ượ ượ ướ cượ c h p th H s ch đ đ nh tháp, còn dung d ch đ ị ượ ẫ ừ ỉ ạ t đ t tháo ra ệ ố c d n qua b ph n trao đ i nhi ượ ậ ẫ ở 2S và CO2 gi iả nóng b ng h i n ữ ằ phía đ nh tháp, còn dung d ch h p th đã tái sinh đ c l y ra ở phóng ra ỉ ượ ấ c và quay l phía d ạ i ầ ơ ướ ượ ướ tháp nh h p th đ truy n nhi ướ ừ i t ả ấ ộ ụ ể đ nh tháp h p th . ụ ấ ỉ

07CDHH

Trang 11

ơ ồ ệ

Hình 2. S đ làm s ch khí b ng dung d ch etanolamin và etylen glycol ơ ồ ạ ằ ị

1. Tháp h p th ; 2. Tháp nh h p th ; 3,4. Thi t b đun sôi đáy tháp; ả ấ ụ ụ ấ ế ị

I. Khí vào; II. Khí s ch; III. Dung d ch MEA; IV. Dung d ch DEG; ạ ị ị

V.N cướ ; VI. Khí axit (H2S, CO2)

ộ ồ ơ

ụ ẻ ề ả ơ ộ ấ ấ ạ ặ

2S và CO2 cao h n 2 ... 2,5% mol thì tr c khi Khi n ng đ các t p ch t H ướ ấ ạ c ư ướ i ta dùng các ch t h p th r ti n nh n dùng etanolamin h p th , ng ườ ấ ụ 2CO3, K2CO3 lμm s ch khí s b , gi m n ng đ ộ ho c dung d ch n c c a Na ị ồ ướ ủ ế ớ ộ i đ i 2 ... 2,5% mol, sau đó m i dùng etanolamin làm s ch ti p t t p ch t t ấ ớ ạ s ch yêu c u nh h n 0,5%. ầ ạ

ạ ớ

ỏ ơ

ng pháp h p th v t lý (quy trình trình Flour, Selecsol, ươ ụ ậ ấ

Ph B. Purizol )

Ngoài các ph ng pháp làm ng t b ng ph ng pháp h p th hóa h c s ươ ọ ằ ụ ấ

ươ ấ ử ụ ọ ử ụ ậ ng pháp h p th v t ấ ươ

• Kh năng h p th ph thu c áp su t riêng ph n c a khí chua trong

d ng dung môi ankanolamin cũng hay th y s d ng ph ụ lý nh quá trình Flour, Selecsol, Purizol... ư

ủ ụ ấ ầ ộ ấ

ụ đi u ki n làm vi c: ả ề ệ ệ

ể ấ

nhi  Áp su t riêng ph n th p thì kh năng h p th th p. Đ quá trình ả ệ t ả ầ ấ ụ ậ ụ ấ ệ ầ ễ ấ ự ệ ở

h p th v t lý di n ra hi u qu , c n th c hi n quá trình ấ đ th p. ộ ấ

 Áp su t riêng ph n >= 5MPa: dung môi v t lý có u th h n h n ẳ dung môi hóa h c, áp su t càng cao, hi u qu quá trình càng tăng.

ế ơ ư ầ ấ ậ

• Kh năng h p th CO

2 và H2S c a m i ch t h p th khác nhau

ệ ấ ả ọ

 có ụ ấ ấ ủ ụ ỗ

• Dung môi

th dùng đ h p th ch n l c. ả ể ấ ể ấ ụ ọ ọ

propylene carbonate, dimethyl-tert- h p ấ th : ụ

polyethyleneglycol (DMEPEG), N-N-methylpyrolidone,…

 u đi m: Ư ể

2S, CO2, RSH, COS, CS2.

o Có th làm s ch hoàn toàn H ạ

ể

o Không t o b t, không ăn mòn thi

ạ ọ t b . ế ị

o Nhi

t đ đóng băng th p. ệ ộ ấ

o Đ u t

 Khuy t đi m: ế

ầ ư và chi phí s n xu t th p. ả ấ ấ

ể

o Đ hòa tan tan hydrocarbon trong dung môi h p th cao.

1) Quá trình FLOUR

ụ ấ ộ

Ch t h p th : ấ ấ ụ propylene carbonate

Tính ch t hóa lý c a propylene carbonate ủ ấ

0C

Nhi t đ sôi, 242 ệ ộ

Phân t ng 102 l ử ượ

Nhi t đ nóng ch y, -49 ệ ộ ả 0C

0C, m2/s

Đ nh t 18 6,64.10-6 ớ ở ộ

0C, kg/m3

20 1200 T tr ng ỷ ọ ở

0C, Pa

•

Áp su t h i bão hòa 27 0,666 ấ ơ ở

2S, CO2, COS, CS2, RSH và hydrocarbon.

Kh năng hòa tan t t H ả ố

• Có tác d ng ăn mòn y u đ i v i thép carbon th ế

• B n hóa h c, áp súât h i bão hòa th p.

ng. ố ớ ụ ườ

ề ấ ọ ơ

• Đ c áp d ng thu n l khí chua > 0,4 MPa.

ượ ậ ợ ụ ủ i nh t khi khí có áp su t riêng ph n t ng c a ấ ầ ổ ấ

0C.

• H p th ấ

07CDHH

Trang 13

nhi t đ th p: 0÷-6 ụ ở ệ ộ ấ

• Quá trình hòan nguyên ch t h p th đ

ấ ấ ụ ượ ừ c th c hi n b ng gi m t ng ằ ự ệ ả

• Đ m t mát ch t h p th : 16 g/1000 m ấ ấ

b c áp súât. ướ

3 khí nguyên li u.ệ

 S đ quy trình công ngh

ộ ấ ụ

ơ ồ ệ

ơ ồ ệ

t b phân li

Hình s đ quy trình công ngh Fluor 3. Tu c bin ố ậ ộ ề

6. B ph n truy n đ ng ộ IV. Dung môi tái sinh ụ 2. Thi 1. Tháp h p thấ ế ị 5. Tu c bin th y l c ủ ự ố II. Khí acid III. Khí s chạ 4. Máy nén I. Khí mẩ

ầ

 Thuy t minh s đò quy trình công ngh

V. Dung môi bão hòa ơ ế VI. Dung môi tu n hoàn ệ

c cho vào tháp h p th ệ ụ ở ầ

ừ ỉ

ấ đ nh tháp là khí s ch (ng t) ả

c b m vào thi 0÷6 ượ ứ ở

ấ ệ

ứ ề ồ ụ ẽ ế ạ ừ ỉ ấ 2) , t b phân li th nh t ( ế ị ượ ầ ạ i đ ạ ượ ấ

t b này khí acid đi ra t ứ

ệ ầ 2). thi Ở ế ị ớ t b phân li th hai ( ơ ế ị ố ế ị ả

đ nh tháp và đ ừ ỉ t b phân li th ba ( ứ t b phân li th ế ụ ượ ế ị ầ

i đây thì khí acid đã đ ượ ạ ả

ờ g n đáy tháp đ ng th i ấ đ nh tháp xu ng, quá trình h p th s ti n hành ố 0C. Khí đi ra t ọ III. ế ị t b thi ơ c máy nén đ y dòng khí hoàn c đ a qua ư ượ c 2) ủ ứ c đua vào thi ầ c phân li hoàn toàn và th i ra ngoài còn ph n ụ ể ế i tháp h p th đ ti n c b m tr ơ l ở ạ ượ ấ

2) Quá trình SELEXOL

 Ch t h p th : dimethylether polyethyleneglycol (DMEPEG).

I )đ Khí nguyên li u ( ượ c b m t dung môi ( IV ) đ ượ ơ trong kho ng nhi t đ t ệ ộ ừ Dung môi bão hòa (V) đ phân li th nh t m t khí nguyên li u đ ẩ ộ nguyên v dòng nguyên li u ban đ u,ph n t p ch t còn l thi Tu c - Bin b m th i ra cùng v i dòng khí acid c a thi đi ra ngoài. Ph n dung môi bão hòa ti p t c đ 3 , t dung môi s ch ( dung môi tái sinh) đ ạ hành quá trình h p th . ụ ấ

ấ ấ ụ

Tính ch t hóa lý c a DMEPEG ủ ấ

0C

Nhi t đ sôi, 151 ệ ộ

Phân t ng 280 l ử ượ

Nhi t đ nóng ch y, 22-29 ệ ộ ả 0C

0C, Pa.s

Đ nh t 25 5,8.10-3 ớ ở ộ

0C, kg/m3

25 1000 T tr ng ỷ ọ ở

0C, Pa

Áp su t h i bão hòa 25 1,33 ấ ơ ở

0C, kJ/kg.K

 Không đ c, b n hóa h c.

Nhi t dung 25 2,43 ệ ở

 Không gây ăn mòn.

 D phân h y khi làm s ch sinh h c n

ề ọ ộ

 Có đ ch n l c cao đ i v i H

2S:

0C và 0,1 MPa, đ hòa tan H

2S cao

ọ ướ ủ ễ ạ c th i. ả

2.

ố ớ 20ở ộ

07CDHH

Trang 15

ộ ọ ọ g p 10 l n CO ầ ấ

 Đ c áp d ng đ làm s ch khí có n ng đ H

ộ 2S và CO2 trung bình và ụ ể ạ ồ

2S và 85% CO2.

 Có th làm s ch đ n 97% H ạ

ượ cao.

 Đ c ng d ng đ làm s ch và s n xu t đ ng th i S và CO

2 th

ế ể

ượ ứ ấ ồ ụ ể ạ ả ờ ngươ

 Kh năng hòa tan hydrocarbon cao nên ch ng d ng đ làm s ch khí

ph m.ẩ

ỉ ứ ụ ể ạ

 Kh năng hòa tan c a DMEPEG tăng d n: ủ

ả khô.

 C2H6 < CO2 < C3H8 < C4H10 < COS < C5H12<

 < H2S < CH3SH < CS2 < C7H16 < H2O

 Hi u qu quá trình tăng khi tăng áp su t và hàm l

ả ầ

2S, CO2 trong

ng H ệ ả ấ ượ

 Hàm l

nguyên li u.ệ

ng khí chua trong nguyên li u có th thay đ i r ng. ượ ổ ộ ể ệ

2.

 L ai đ ọ

3/1000 m3 khí.

 Chi phí ch t h p th ~ 1 m ấ ấ

c <50% CS ượ

 Đi u ki n quá trình h p th : 10 ÷ -15

0C; 6,8-7 MPa.

ụ

 Hòan nguyên ch t h p th b ng gi m áp t ng b

ụ ệ ề ấ

c. ấ ấ ụ ằ ừ ả ướ

 Chi phí s n xu t gi m 30%, chi phí đ u t ả

gi m 70% so v i quá trình ầ ư ả ấ ớ

ả dùng MEA.

 S đ quy trình công ngh

3) Quá trình PURIZOL

 Ch t h p th : N-methylpyrolidon (NMP).

ơ ồ ệ

ấ ấ ụ

Tính ch t hóa lý c a NMP ủ ấ

Nhi t đ sôi,

0C

275 ệ ộ

Phân t ng 99 l ử ượ

Nhi t đ nóng ch y, 24 ệ ộ ả 0C

Đ nh t 1,87 ộ ớ ở 0C, Pa.s 20

T tr ng 1000 ỷ ọ ở 0C, kg/m3 25

Áp su t h i bão hòa 40 133,3 ấ ơ ở 0C, Pa

 Không đ c, b n hóa h c.

Nhi t dung 20 1,67 ệ ở 0C, kJ/kg.K

07CDHH

Trang 17

ề ọ ộ

 Hòa tan t

2S, CO2, RSH và hydrocarbon.

 Không gây ăn mòn.

 D phân h y khi làm s ch sinh h c n

t Hố

 Có đ ch n l c cao đ i v i H

2S:

0C và 0,1 MPa, đ hòa tan H

2S cao

ọ ướ ủ ễ ạ c th i. ả

2.

ố ớ 20ở ộ

 Có th t o b t n u trong h có hydrocarbon l ng.

ộ ọ ọ g p 10 l n CO ầ ấ

 Kh năng m t mát cao do có áp su t h i bão hòa cao.

ọ ế ể ạ ệ ỏ

 Đ c s d ng đ làm s ch sâu và tinh H

2S và CO2, t

ấ ơ ấ ả

 Đi u ki n h p th : 0-15

0C, 5-7,5 MPa.

l ượ ử ụ ể ạ Hỷ ệ 2S:CO2 cao.

 Hòan nguyên ch t h p th b ng gi m áp t ng b

ụ ề ệ ấ

 S đ quy trình công ngh

c. ấ ấ ụ ằ ừ ả ướ

ơ ồ ệ