Tải bản đầy đủ

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ : làm SACH KHI

AN TOÀN
QUÁĐẠI
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
TRƯỜNG
HỌC BÁCH
KHOA TP.
HCM

KHOA KỸ THUẬT HÓ A HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
Chương V: LÀM SẠCH KHÍ
TS. Hồ Quang Như

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

0

QUÁ TRÌNH (PROCESS SAFETY)

V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Thành phần khí
Ngoài thành phần chính hydrocarbon, khí thiên nhiên còn chứa
các hợp chất khác:
 Khíchua: CO2, H2S
 Các hợp chất hữu cơ khác chứa lưu huỳnh như: COS, CS2,
RSH (mercaptan).…
 Ảnh hưởng:
 Gây ăn mòn kim lọai.
 Giảm nhiệt lượng cháy.
 Đầu độc xúc tác.

 Tăng hàm lượng nước trong khí.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

1

1


QUÁ TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Tiêu chuẩn chất lượng khí thiên nhiên
 Nga:
 [H2S] <= 22 mg/m3;
 [RSH] <= 36 mg/m3;
 Mỹ:

 [H2S] <= 5,7 mg/m3;
 [RSH] <= 1,5  5 mg/m3;
 [CO2] <= 1  2%tt;
 [S] <= 22  228 mg/m3,…
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

2


QUÁ TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Lưu ý
Tỷ lệ H2S : CO2 trong khí nguyên liệu ảnh hưởng đến việc lựa
chọn dung môi, công nghệ làm sạch khí và việc tận dụng các
sản phẩm phụ
 Hàm lượng khí chua cao (>15%tt):

Sử dụng quy trình Clause.
 Hàm lượng khí chua thấp:
Xử lý chọn lọc 2 giai đọan:
(1) Lọai bỏ H2S và thu hồi S;
(2) Lọai bỏ CO2 và lượng H2S còn lại.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

3

2


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Các quá trình pháp làm sạch khí thiên nhiên
 Quá trình hấp thụ hoá học
 Quá trình hấp thụ vật lý:
 Quá trình hấp thụ kết hợp vật lý + hoá học

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

4

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Quá trình hấp thụ hoá học
 Dung mô i hấp thụ:
 Dung dịch monoethanolamine (MEA);
 Dung dịch diethanolamine (DEA);
 Dung dịch diglycolamine (DGA).
 Ưu điểm:
 Cho phép làm sạch đến mức tinh H2S và CO2;
 Độ hòa tan hydrocarbon trong chất hấp thụ không cao;
 Công nghệ và thiết bị đơn giản.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

5

3


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Nhược điểm:
 Không làm sạch hòan tòan H2S, CO2, RSH, COS và CS2;
 Mức độ lọai mercaptan và các hợp chất lưu huỳnh thấp;
 Mercaptan, COS, CS2 có thể tương tác với dung môi và
không thể hòan nguyên trong điều kiện phản ứng;
 Yêu cầu hệ số hồi lưu cao, chi phínhiệt năng lớn;

 Có khả năng tạo chất gây ăn mòn cao.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

6

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Quá trình hấp thụ vật lý
 Dung môi hấp thụ:
 Propylene carbonate;

 Dimethyl-tert-polyethyleneglycol (DMEPEG);
 N-N-methylpyrolidone (DGA).
 Ưu điểm:
 Có thể làm sạch hoàn toàn H2S, CO2, RSH, COS, CS2;
 Không tạo bọt, không gây ăn mòn thiết bị;
 Nhiệt độ đóng băng thấp;
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

7

4


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Đầu tư và chi phísản xuất thấp;
 Quá trình hoàn nguyên dễ dàng.
 Nhược điểm:
 Độ hòa tan tan hydrocarbon trong dung môi hấp thụ cao.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

8

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Quá trình hấp thụ kết hợp vật lý + hoá học
 Dung mô i hấp thụ:
 Hỗn hợp dung môi akanolamine + dung môi hữu cơ như
sunfolan, methanol;
 Xảy ra cả quá trình hấp thụ vật lý và tương tác hóa học
giữa các hợp chất không mong muốn trong khívà dung môi.
 Ưu điểm:
 Có ưu điểm của cả quá trình hấp thụ vật lý và hóa học;
 Làm sạch đến mức tinh H2S, CO2, RSH, COS.
 Khuyết điểm:
 Độ hòa tan tan hydrocarbon trong dung môi hấp thụ cao.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

9

5


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
Một số quá trình làm sạch khí
Hấp thụ hóa học
Hấp thụ vật lý
Quá trình
Dung môi
Quá trình
Dung môi
Làm bằng sạch
alkanamine:
- MEA
- DEA
- DGA
Econamin

Vetrocoke
Stretford
Monoethanolamin,
Diethanolamine,
Diizopropanolamine, Fluor
Diglycolamine
Selexol
Purizon

Làm sạch bằng
Sunfinol
Dd K2CO3 nóng
carbonat kali
Dd K2CO3 nóng +
-Thông thường
1,8% DEG
-Họat hóa, nóng
Rektizon

Dd muối arsenat kiềm
nóng (K2AsO3)
Dd muối natri(2,6-2,7
acid antrikhinolsunfon)
Propylene carbonate
Dd DMEPEG
N-methylpyrolidon
(NMP)
Hỗn
hợp
diisopropanolamine
sunfolan

dd


Methanol

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

10

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
Một số quá trình làm sạch khí
Hấp thụ hóa học
Hấp thụ vật lý
Quá trình
Dung môi
Quá trình
Dung môi
Làm bằng sạch
alkanamine:
- MEA
- DEA
- DGA
Econamin

Vetrocoke
Stretford
Monoethanolamin,
Diethanolamine,
Diizopropanolamine, Fluor
Diglycolamine
Selexol
Purizon

Làm sạch bằng
Sunfinol
Dd K2CO3 nóng
carbonat kali
Dd K2CO3 nóng +
-Thông thường
1,8% DEG
-Họat hóa, nóng
Rektizon
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

Dd muối arsenat kiềm
nóng (K2AsO3)
Dd muối natri(2,6-2,7
acid antrikhinolsunfon)
Propylene carbonate
Dd DMEPEG
N-methylpyrolidon
(NMP)
Hỗn
hợp
diisopropanolamine
sunfolan

dd


Methanol
11

6


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Các quá trình họat động dựa trên sự hấp thụ hóa học hoặc vật
lý giữa dung môi và tạp chất, sau đó giải hấp để hoàn nguyên
dung môi và chuyển khí chua chứa H2S sang thiết bị sản xuất
S theo quy trình Clause.
 Riêng 2 quá trình Vetrocoke-H2S và Stretford họat động dựa
trên việc hấp thụ H2S bằng dung môi hóa học và oxy hóa
chúng trong thiết bị hoàn nguyên thành S.
 Quá trình Vetrocoke-H2S và Stretford được ứng dụng để làm
sạch khí có hàm lượng H2S thấp (áp suất riêng phần đầu vào
của H2S là 0,07 MPa và đầu ra là 0,002 MPa).

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

12

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Tiêu chuẩn để lựa chọn quá trình và dung môi hấp thụ
 Hàm lượng trước và sau khi làm sạch của tạp chất trong khí;
hoặc áp suất riêng phần trước và sau khi làm sạch của tạp
chất trong khí.
 Áp suất riêng phần ban đầu quyết định số vòng tuần hòan
chất hấp thụ.
 Áp suất riêng phần sau khi làm sạch phụ thuộc mức tuần
hòan chất hấp thụ, áp suất cân bằng và nhiệt độ của khí khi
ra khỏi dung dịch.
 Áp suất làm việc của hệ.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

13

7


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

14

QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Yêu cầu đối với chất hấp thụ
 Khả năng hấp thụ cao, ít phụ thuộc vào th. phần nguyên liệu;
 Gía thành rẻ;
 Không độc hại;
 Dễ phân hủy khi thải ra môi trường;
 Có khả năng kết hợp với quá trình làm khô;
 Bền nhiệt và bền hóa học, dễ tái sinh;
 Có khả năng hấp thụ chọn lọc.
 Không gây ăn mòn.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

15

8


QUÁ (tt)
TRÌNH (PROCESS SAFETY)
V.1.AN
GiớiTOÀN
thiệu chung
 Độ mất mát thấp.
 Có thể thay thế bằng một dung môi khác.
 Khả năng tạo bọt thấp.
 Khả năng hòa tan hydrocarbon thấp.
 Nhiệt độ đông đặc thấp.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

16

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
 Thường sử dụng khi hàm lượng khíchua thấp;
 Á p suất riêng phần của khíchua càng thấp, khả năng hấp thụ
hóa học của alkanamine đối với H2S và CO2 càng cao;

 Quá trình tương tác hóa học giữa CO2 và H2S với MEA:
2RNH2 + H2S

 (RNH3)2S

(RNH3)2S + H2S

 2RNH3HS

CO2 + 2RNH2 + H2O

 (RNH3)2CO3

CO2 + (RNH3)2CO3 + H2O  2RNH3HCO3
Với R = -CH2-CH2-OH
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

17

9


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
alkanolamine
(tt)
 Quá trình tương tác hóa học giữa CO2 và H2S với MEA:
2RNH2 + H2S

 (RNH3)2S

(RNH3)2S + H2S

 2RNH3HS

CO2 + 2RNH2 + H2O

 (RNH3)2CO3

CO2 + (RNH3)2CO3 + H2O  2RNH3HCO3
 Ở nhiệt độ thấp: các phản ứng diễn ra theo chiều từ trái sang
phải: hấp thụ H2S và CO2 vào dung môi;
 Ở nhiệt độ cao: các phản ứng diễn ra theo chiều từ phải sang
trái: giải hấp H2S và CO2 ra khỏi dung dich.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

18

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
 Các chất hấp thụ

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

19

10


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
Tính chất hó a lý của một số alkanamine
- Phân tử lượng
- Tỷ trọng, kg/m3
- Nhiệt độ sôi, C:
 110 Pa
 660 Pa
 1320 Pa

- Áp suất hơi bão hòa ở 20 C, Pa
- Nhiệt độ đóng băng, C
- Độ nhớt tuyệt đối, Pa.s
- Độ hòa tan trong nước 20 C, %kl
- Nhiệt hóa hơi ở 105 Pa, J/kg

MEA

DEA

DIPA

DGA

61
1018

105,1
1090

133,2
989

105,1
1055

171
100
69
48
10,5
0,241
(200C)
100
1486,4

187
150
1,33
28
0,38
(300C)
96,4
1205,9

248,7
167
133
1,33
42
0,198
(450C)
87
722,5

221
1,33
9,5
0,026
(240C)
100
917,4

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

20

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bẳng
dung môi
alkanolamine
(tt)
(1) Quá trình làm sạch khí bằng dung môi MEA
 Nồng độ dung dịch MEA thường <= 15 – 20 %tt;
 Nồng độ bị giới hạn liên quan đến vấn đề ăn mòn khi dung
dịch MEA bao hoà khí axit;
 Dung dịch MEA tinh khiết không có ăn mòn;
 Sử dụng chất ức chế ăn mòn  tăng đến 30%;
 Mức bão hòa khí chua trong dung dịch: 0,3 - 0,4 mol/molMEA;
 Được ứng dụng làm sạch dòng khí có áp suất riêng phần của
khí chua <= 0,6-0,7 MPa

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

21

11


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
 Ưu điểm
 Độ biến thiên áp suất riêng phần của khí chua ban đầu rộng;
 MEA dễ phản ứng, có độ bền hóa học cao, dễ hòan nguyên;
 Công nghệ và thiết kế đơn giản;
 Độ hòa tan hydrocarbon trong MEA thấp;

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

22

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
alkanolamine
(tt)
 Nhược điểm
 Mức bão hòa của dung dịch thấp;

 Chi phíriêng chất hấp thụ và chi phísản xuất cao;
 Dung môi đã hấp thụ CO2, COS, CS2, HCN, SO2, SO3 khó
hoàn nguyên  nếu trong khí có chứa COS và CS2 thì
không sử dụng quá trình này;
 Khả năng thu hồi RSH và các hợp chất S hữu cơ kém;
 Nếu trong hệ có hydrocarbon béo, sulfua sắt, thiosunfit, khả
năng tạo bọt của chất hấp thụ tăng  cần đưa thêm vào hệ
chất chống tạo bọt.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

23

12


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
alkanolamine
(tt)
 Quy trình

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

24

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
(2) Quá trình làm sạch khíbằng dung mô i DEA
 Nồng độ dung dịch DEA phụ thuộc hàm lượng khíchua trong
khívà mức bão hòa khíchua trong dung dịch, ~ 20-30%kl;
 Nồng độ khíchua 0,05-0,08 m3/l  DEA 20-25%;
 Nồng độ khíchua 0,14-0,15 m3/l  DEA 25-27%;
 Nồng độ khíchua 0,15-0,17 m3/l  DEA 27-30%;
 Mức bão hòa dung dịch: 1-1,3 mol/mol DEA;
 Được ứng dụng làm sạch dòng khícó áp suất riêng phần của
khí chua >= 0,2 MPa (DEA 25-27%) hoặc >=0,4 MPa (DEA
27-30%).

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

25

13


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
alkanolamine
(tt)
 Ưu điểm
 Cho phép làm sạch đến mức tinh H2S và CO2 với sự hiện
diện COS và CS2;
 Dung dịch DEA bền hóa học, dễ hòan nguyên;
 Á p suất hơi bão hòa thấp nên độ mất mát thấp;
 Công nghệ và thiết kế đơn giản;
 Tiến hành ở nhiệt độ cao hơn quá trình MEA 10 - 20 C 
giảm sự tạo bọt;
 Khả năng tạo bọt thấp đối với dòng khícó chứa thành phần
hydrocarbon nặng cao.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

26

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
 Nhược điểm
 Khả năng hấp thụ của dung môi thấp;
 Chi phíriêng chất hấp thụ và chi phívận hành cao;
 Có sự tương tác giữa CO2 (một phần) và HCN (hoàn toàn)
với chất hấp thụ tạo thành hỗn hợp không tái sinh được;
 Khả năng làm sạch mercaptan và hợp chất lưu hùynh hữu
cơ thấp.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

27

14


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
(3) Quá trình ADIP
 Dung môi hấp thụ: dung dịch diisopropanolamine (DIPA);
 Nồng độ dung dịch có thể lên đến 40% kl;
 Cho phép làm sạch triệt để H2S đến 1,5 mg/m3; đồng thời làm
sạch CO2, COS, RSR (có thể lọai bỏ 40-50% COS và RSR).
 Họat tính dung dịch DIPA đối với CO2 thấp hơn so với MEA.
 Sơ đồ công nghệ quá trình ADIP và MEA thực tế không khác
nhau  có thể dễ dàng chuyển đổi hệ thống làm sạch sử
dụng MEA sang sử dụng DIPA

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

28

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
 Ưu điểm

 Khả năng tạo hợp chất gây ăn mòn thấp  thiết bị làm sạch
khí có thể được làm bằng thép carbon;
 Diisopropanolamine tương tác với CO2, COS, RSH tạo
thành các hợp chất dễ tái sinh  Sự phân hủy DIPA do
tương tác với các hợp chất chứa S và O thấp hơn so với
quá trình dùng MEA.
 Độ hoà tan các hydrocarbon trong quá trình ADIP không lớn

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

29

15


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
(4) Quá trình Econamine
 Dung môi hấp thụ: dung dịch nước diglycolamine (DGA), với
nồng độ ~ 60 - 65 %kl.:
 Được áp dụng khi nồng độ khí chua trong khí nguyên liệu ~
1,5-8%.
 Có thể làm sạch tinh H2S đến 5,7 mg/m3.

 Họat độ của DGA với CO2 cao hơn sới MEA.
 Sơ đồ quy trình công nghệ làm sạch MEA và Econamine là
gần giống nhau.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

30

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
alkanolamine
(tt)
 Mức bão hòa khíchua cao: 40-50 l khíchua/ l dung dịch;

 Chi phí riêng chất hấp thụ và chí phí sản xuất thấp hơn 2540% so với quá trình dùng MEA.
 Khả năng mất mát dung môi thấp hơn so với MEA.
 Khả năng gây ăn mòn và hòa tan hydrocarbon tương tự MEA
và DEA

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

31

16


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.2.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i alkanolamine
(tt)
 Ưu điểm
 Độ bão hoà của dung dịch DGA có thể đạt 40 – 50 lít khí
axit/ 1 lít dung dịch (so với 30 – 35 lít/ lít đối với MEA);
 Tương tác giữa DGA với CO2, COS, CS2 và RSH tạo thành
các hợp chất dễ tái sinh;
 Việc thay chất hấp thụ MEA bằng DGA giúp giảm lưu lượng
chất hấp thụ và chi phí năng lượng 25 – 40%.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

32

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.3.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i hoá học khác
(1) Quy trình làm sạch khíStretford
 Dung môi hấp thụ: dung dịch loãng Na2CO3, NaVO3, và ADA
(anthraquinone disulfonic acid);
 Nguyên tắc: lọai bỏ H2S và thực hiện các phản ứng oxy hóa
khử để thu S và tái tạo chất oxy hóa.
 Ưu điểm: dung dịch không ăn mòn.
 Nhược điểm: khó thu hồi lưu hùynh, dễ gây nghẹt đường ống
trong hệ thống.
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3
4 NaVO3 + 2 NaHS + H2O = Na2V4O9 + 4 NaOH + 2 S
Na2V4O9 + H2O + 2 ADA = 4 NaVO3 + 2 ADA
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

33

17


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.3.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
hoá học khác
(tt)

Sơ đồ quy trình làm sạch Stretford
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

34

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.3.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i hoá học khác
(tt)
(2) Quy trình làm sạch khí bằng dung dịch K2CO3 nóng
 Dung môi hấp thụ: dung dịch lõang K2CO3 25-35%.
 Hấp thụ chọn lọc đối với H2S và CO2;

 Độ hòa tan các lọai khíkhác không đáng kể;
 Có khả năng tạo bọt nếu trong hệ chứa các hydrocarbon lỏng;
 Quá trình thực hiện ở nhiệt độ cao 220 – 400F.
K2CO3 + CO2 + H2O = 2 KHCO3 + Q
K2CO3 + H2S = KHCO3 + KHS + Q

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

35

18


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.3.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
hoá học khác
(tt)

Sơ đồ quy trình làm sạch khíbằng dung dịch K2CO3 nóng
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

36

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
vật lý và kết
hợp
 Khả năng hấp thụ phụ thuộc áp suất riêng phần của khíchua
trong điều kiện làm việc:
 Á p suất riêng phần thấp thìkhả năng hấp thụ thấp. Để quá
trình hấp thụ vật lý diễn ra hiệu quả, cần thực hiện quá trình
làm sạch ở nhiệt độ thấp.
 Á p suất riêng phần  5MPa: dung môi vật lý có ưu thế hơn
hẳn so với dung môi hóa học, áp suất càng cao, hiệu quả
quá trình càng tăng.

 Khả năng hấp thụ CO2 và H2S của mỗi chất hấp thụ khác
nhau  có thể dùng để hấp thụ chọn lọc.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

37

19


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
 Một số dung môi vật lý phổ biến

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

38

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
(1) Quá trình Fluor
 Dung môi hấp thụ: propylene carbonate (PC);
 PC có khả năng hòa tan tốt H2S, CO2, COS, CS2, RSH và
hydrocarbon;
 Có tác dụng ăn mòn yếu đối với thép carbon thường;
 Bền hóa học, áp súât hơi bão hòa thấp;
 Được áp dụng thuận lợi nhất khi khí có áp suất riêng phần
tổng của khíchua > 0,4 Mpa;
 Hấp thụ ở nhiệt độ thấp: 0 ÷ -6 C.

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

39

20


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
vật lý và kết
hợp (tt)
 Quá trình hoàn nguyên chất hấp thụ được thực hiện bằng
giảm từng bước áp suất;
 Độ mất mát chất hấp thụ: 16 g/1000 m3 khínguyên liệu.
Một số tính chất hó a lý của propylene carbonate
Nhiệt độ sôi, C

242

Phân tử lượng

102

Nhiệt độ nóng chảy, C

-49

Độ nhớt ở 180C, m2/s

6,64.10-6

Tỷ trọng ở 200C, kg/m3

1200

Á p suất hơi bão hòa ở 27C, Pa

0,666

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

40

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
vật lý và kết
hợp (tt)
 Quy trình

Sơ đồ công nghệ quá trình Flour
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

41

21


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
(2) Quá trình Selexol
 Chất hấp thụ: dimethylether polyethyleneglycol (DMEPEG);
 Không độc, bền hóa học;
 Không gây ăn mòn;
 Dễ phân hủy khi làm sạch sinh học nước thải;

 Có độ chọn lọc cao đối với H2S: ở 200C và 0,1 MPa, độ hòa
tan H2S cao gấp 10 lần CO2;
 Được áp dụng để làm sạch khí có nồng độ H2S và CO2 trung
bình và cao;
 Có thể làm sạch đến 97% H2S và 85% CO2;
 Ứng dụng để làm sạch và sản xuất đồng thời S và CO2.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

42

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
 Khả năng hòa tan hydrocarbon cao nên chỉ ứng dụng để làm
sạch khíkhô;
 Khả năng hòa tan của DMEPEG tăng dần:
C2H6 < CO2 < C3H8 < C4H10 < COS < C5H12< < H2S < CH3SH <
CS2 < C7H16 < H2O
 Hiệu quả quá trình tăng khi tăng áp suất và hàm lượng H2S,
CO2 trong nguyên liệu.;  Hàm lượng khí chua trong nguyên
liệu có thể thay đổi rộng;
 Lọai được < 50% CS2;
 Chi phíchất hấp thụ: khoảng 1 m3/1000 m3 khí;
 Điều kiện quá trình hấp thụ: 10 ÷ -15C; 6,8-7 Mpa.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

43

22


QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
vật lý và kết
hợp (tt)
 Hòan nguyên chất hấp thụ bằng giảm áp từng bước;
 Chi phí sản xuất giảm 30%, chi phí đầu tư giảm 70% so với
quá trình dùng MEA.
Tính chất hó a lý của DMEPEG
Nhiệt độ sôi, 0C

151

Phân tử lượng

280

Nhiệt độ nóng chảy, 0C
Độ nhớt ở

250C,

22-29
5,8.10-3

Pa.s

Tỷ trọng ở 250C, kg/m3
Áp suất hơi bão hòa ở

1000
250C, Pa

Nhiệt dung ở 250C, kJ/kg.K

1,33
2,43

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

44

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
 Quy trình

Sơ đồ công nghệ quá trình Selecxol cơ bản
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

45

23


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
(3) Quá trình Purizol
 Chất hấp thụ:); N-methylpyrolidon (NMP);
 Không độc, bền hóa học;
 Hòa tan tốt H2S, CO2, RSH và hydrocarbon;
 Không gây ăn mòn;

 Dễ phân hủy khi làm sạch sinh học nước thải;
 Có độ chọn lọc cao đối với H2S: ở 200C và 0,1 MPa, độ hòa
tan H2S cao gấp 10 lần CO2;
 Có thể tạo bọt nếu trong hệ có hydrocarbon lỏng;
 Khả năng mất mát cao do có áp suất hơi bão hòa cao.
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

46

QUÁ
TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khí
bằng
dung môi
vật lý và kết
hợp (tt)
 Được sử dụng để làm sạch sâu và tinh H2S và CO2, tỷ lệ H2S :
CO2 cao;
 Điều kiện hấp thụ: 0 - 15C, 5 - 7,5 MPa;
 Hoàn nguyên chất hấp thụ bằng cách giảm áp từng bước.
Tính chất hó a lý của NMP
Nhiệt độ sôi, C

275

Phân tử lượng

99

Nhiệt độ nóng chảy, C

24

Độ nhớt ở 20C, Pa.s

1,87

Tỷ trọng ở 25C,

1000

kg/m3

Á p suất hơi bão hòa ở 40C, Pa

133,3

Nhiệt dung ở 20C, kJ/kg.K

1,67

CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

47

24


QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
 Quy trình

Sơ đồ công nghệ quá trình Purizol
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

48

QUÁ TRÌNH
(PROCESS
SAFETY)
V.4.AN
LàmTOÀN
sạch khíbằng
dung mô
i vật lý và kết
hợp (tt)
(4) Quá trình Sunfinol
 Chất hấp thụ: hỗn hợp dung dịch nước (6%) của
diisopropanolamine (30%) và sunfolan (64%);
 Thành phần chất hấp thụ có thể thay đổi, tùy thuộc chất
lượng khínguyên liệu.
Tính chất hó a lý
Nhiệt độ sôi,

0C

Nhiệt độ đông lạnh,

0C

Diisopropanolamine

Sunfolan

248

288

42

8-10

-

1,27

133,2

-

Tỷ trọng ở 250C, kg/m3
Phân tử lượng
Độ nhớt, Pa.s
CN CHẾ BIẾN KHÍ - 2016

0,192

(480C)

0,0099 (250C)
49

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×