Embed Size (px)
Citation preview
Chương I: Giới thiệu chung về LPG
1.1 Khái niệm về LPG :LPG là tên viết tắt của khí dầu mỏ hóa lỏng ( Liquefied Petrolium Gas ).LPG là sản phẩm
thu được từ quá trình khai thác dầu mỏ (khí đồng hành ), hoặc từ các mỏ khí thiên nhiên bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau, thành phần chủ yếu là propan, butan hoặc hỗn hợp của chúng.
Hóa lỏng khí dầu mỏ là quá trình tách đơn giản, vốn đầu tư ít hơn so với các quá trình tách triệt để. Thông thường người ta chỉ tách riêng metan thuần độ cao làm nguyên liệu sản xuất methanol, còn metan lẫn etan lam khí đốt công nghiệp, gia dụng, phát điện hoặc cho xuất khẩu theo đường ống dẫn khí, hoặc tách metan, etan cho sản xuất ammoniac, ure, còn phần hóa lỏng là LPG.
Hiện nay trên thế giới LPG được sủ dụng rộng rãi trong nhiều ngành : giao thong vận tải , công nghiệp, nông nghiệp, chế biến thực phẩm…và trở thành loại nhiên liệu không thể thiếu được đối với mỗi quốc giai, đặc biệt với các nước có nền công nghiệp phát triển.LPG được sản xuất mạnh ở những nước có tiềm lực lớn về dầu mỏ như: My, Nga, Canada, Mexico, Venezuela, Angieri, Ả rập xê út, Nauy, Iran…
1.2 Thành phần của LPG:Thành phần chủ yếu của LPG là các hydrocacbon dạng parafine có công thức chung là
CnH2n+2.LPG là hỗn hợp nhất định của các hydrocacbon như: Propan (C3H8), propylene (C3H6), Butan (C4H10), Butylen (C4H8). Tuy nhiên, vẫn có khả năng xuất hiện vết của etan, etylen hoặc pentan trong LPG thương mại. Butadien 1,3 có thể xuất hiện nhưng không đạt tới tỷ lệ đo được. Ngoài ra còn có chất tạo mùi Etyl mecaptan (RSH) với tỷ lệ pha trộn nhất định để khi rò rỉ khí có thể nhận biết bằng khứu giác.Sản phẩm LPG cũng có thể có các hydrocacbon dạng olefin hay không có olefin phụ thuộc vào phương pháp chế biến.
1.3 Một số tính chất lý hóa đặc trưng của LPG:Bảng 1.1 Tính chất của LPG
Tính chất Đơn vị đo Propan Butan Điểm sôi 760mmHg oC -42 đến -45 -0,5 đến -0,2
Nhiệt bốc cháy oC 520 500Tỷ trọng so với
không khí1,4-1,52 1,9-2,01
Khối lượng riêng Kg/m3 1,83 2,46Nhiệt dung riêng KJ/kgoC 2,512 2,386Ẩn nhiệt bay hơi KJ/kg 358,2 372,2Áp suât hơi tại
15oC20oC25oC
Bar6,59
19,6
0,82,75
7Nhiệt trị toàn phần Kcal/kg 12000 11800Nhiệt trị tối thiểu Kcal/kg 11000 11900Tỉ lệ thể tích khí Lít/lít 275 235Giới hạn cháy nổ
dưới đối với không khí
%V 2 1,8
Nhiệt độ cháy với không khí
oC 1967 1973
Nhiệt cháy với oxy oC 2900 2904Lượng không khí cần
đốt cháy 1m3 khím3 25
Từ bảng trên ta thấy rằng ở thể lỏng cũng như ở thể khisButan đều nặng hơn Propan nhưng cùng với một trọng lượng thì Propan tạo ra thể khí lớn hơn so với butan.
1.3.1 Hệ số dãn nở:Hệ số dãn nở khối của LPG là lượng thể tích tăng lên khi nhiệt độ cảu vật chất
tăng lên 1oCSự dãn nở của LPG rất lớn ( gấp 15-20 lần so với nước và lớn hơn nhiều so với
các sản phẩm dầu mỏ khác). Do đó, các bồn chứa, bình chứa LPG chỉ được chứa đến 80- 85% dung tích toàn phần để có không gian cho LPG dãn nở khi nhiệt độ tăng lên.
1.3.2 Nhu cầu không khí khi đốt cháy :Khi đốt cháy hoàn toàn một thể tích LPG đòi hỏi không khí lớn gấp 23 lần đối với
propan và 33 lần đối với butan. Đồng thời phản ứng sinh ra lượng CO2 gấp từ 3-4 lần thể tích khí đốt. Điều này rất quan trọng vì để lường trước khả năng thiếu oxy bão hòa CO2 đột ngột trước khi đốt LPGtrong không khí.
1.3.3 Ẩn nhiệt bay hơi:Ẩn nhiệt của chất lỏng là lượng nhiệt cần hấp thụ để bay hơi hoàn toàn một đơn vị
khối lượng chất lỏng đó. Điều này đúng với cả khí hóa lỏng và đúng với cả nước, nếu không có nhiệt cung cấp bên ngoài thì chất lỏng không bay hơi được. Khi chất lỏng lạnh dần xuống thì sự bay hơi có thể chậm laiij hoặc dừng hẳn. Như vậy LPG lỏng đựng trong bình kín có một lượng khí thoát ra từ bình chứa tương ứng với lượng hơi nước tạo ra do sự cung cấp nhiệt ở điều kiên áp suất khí quyển.
1.3.4 Tỷ trọng :
Tỷ trọng thể lỏng : ở điều kiện 15oC, 760mmHg, tỷ trọng của propan là 0,51 ; còn của butan là 0,57. Propan và butan nhẹ hơn nước nên nó nổi lên trên mặt nước.
Tỷ trọng thể hơi : ơ điều kiện 15oC, 760 mmHg, tỷ trọng của propan hơi bằng 1,52 và butan hơi bằng 2,01,Như vậy, ở thể hơi tỷ trọng của LPG gấp gần 2 lần tỷ trọng của không khí.
Do vậy khi LPG rò rỉ, khí thoát ra nặng hơn so với không khí sẽ lan truyền dưới mặt đất ở nơi trũng như rãnh nước, hố gas… Để đảm bảo an toàn khi có rò rỉ cần tạo điều kiện thong thoáng phần dưới không gian sử dụng hoặc chứa LPG.
1.3.5 Áp suất hơi bão hòa:LPG có áp suất hơi bão hòa cao hơn áp suất khí quyển, nên ở điều kiện bình
thường nhiệt độ và áp suất khí quyển ) LPG tồn tại ở dạng hơi. Trong điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất, LPG sẽ chuyển sang dạng lỏng và có thể tích nhỏ hơn rất nhiều lần so với dạng hơi, điều này thuận lợi cho việc tàn trừ và vận chuyển.LPG chứa trong bình kín có thể làm tăng áp suất của bình do tính chất bay hơi của nó. Nhiệt độ môi trường quá thấp có thể làm giảm áp suất hơi dưới mức áp suất khí quyển.
Áp suất hơi bão hòa của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài của thiết bị và tỷ lệ thành phần Butan/propan.LPG với 70 % butan và 30% propan có áp suất hơi bão hào là 6kg/cm2. Ở cùng điều kiện nhiệt độ, khi thay đổi thành phần hỗn hợp, áp suất hơi bão hòa cũng thay đổi.
1.3.6 Giới hạn cháy nổ:Hỗn hợp hơi nhiên liệu với không khí có thể cháy nổ khi gặp lửa. Hỗn hợp chỉ
cháy nổ khi nó nằm trong giới hạn nào đó về nhiệt độ, áp suất và thành phần. Vùng cháy
nổ có giới hạn trên và giới hạn dưới về nồng độ.Giới hạn dưới ứng với nồng độ nhiên liệu tối thiểu trong hỗn hợp mà ở đó hỗn hợp cháy khi gặp lửa. Giới hạn trên ứng với nồng độ cực đại của nhiên liệu để nhiên liệu cháy khi gặp lửa.Nếu quá giới hạn trên hỗn hợp không cháy nổ vì thiếu oxy, còn thấp hơn giới hạn dưới hỗn hợp quá nghèo nhiên liệu phản ứng cháy không xảy ra được. Giới hạn cháy nổ được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.2 Giới hạn cháy nổ của LPG :
Thành phần Giới hạn dưới( %V) Giới hạn trên( % V)
Propan thương phẩm 2,2 10,0
Butan thương phẩm 1,8 9,0
Đối với LPG để đốt cháy và phát nổ nếu được trỗn lẫn với không khí theo tỷ lện LPG/không khí :5-15 % tương đương với LPG/Oxy ;à 0,25-0,75.
1.3.7 Nhiệt độ cháy:Hỗn hợp LPG/không khí cháy sinh ra một lượng nhiệt rất lớn và tương đối sạch không để lại tạp chất.Bảng 1.3 Nhiệt cháy và nhiệt trị của LPG
Sản phẩm Nhiệt độ cháy lớn nhất của
LPG/không khí (oC)
Nhiệt trị LPG( kcal/kg)
Lớn nhất Nhỏ nhất
C3H8 1967 220000 11000
C3H6 2050
C4H10 1973 11800 10900
C4H8 2033
1.3.8 Nhiệt độ tự bắt cháy:Nhiệt độ tự bắt cháy là nhiệt độ mà tại đó phản ứng cháy tự xảy ra đối với hỗn hợp
không khí, nhiên liệu ( hoặc oxy/nhiên liệu ).Nhiệt độ tự bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ không khí/ nhiên liệu, áp suất hỗn hợp.Bảng 1.4 Nhiệt độ tự bắt cháy của một số loại nhiên liệu taiij áp suất khí quyển
STT Nhiên liệu Nhiệt độ cháy tối thiểu(oC)
Trong không khí Trong oxy
1 Propan 400-580 470-575
2 Butan 410—550 280-550
3 Acetylene 305-500 295-440
4 Hydro 550-590 560
5 Dầu DO 250-340 >240
6 Xăng 280-430 >240
7 Dầu hỏa >250 >240
8 Metan 630-750
1.4 Các ứng dụng quan trọng của LPG:Thành phần chủ yếu của LPG là propan và butan, được sản xuất bằng cách nén khí đồng
hành hoặc khí từ các quá trình chế biến dầu mỏ ở các nhà máy lọc dầu. Việc ứng dụng LPG thương phẩm thường phân chia thành các loại chình:-Propan thương phẩm:làm nhiên liệu cho động cơ hoạt động ở những điều kiện khắc nghiệt của môi trường ( áp suất cao, nhiệt độ thấp …)-Butan thương phẩm: Sử dụng làm nhiên liệu đòi hỏi sự bay hơi trung bình.-Propan chuyên dung: là sản phẩm có chất lượng cao sử dụng trong các động cơ đốt trong, đòi hỏi nhiên liệu có khả năng chống kích nổ cao.-Hỗn hợp propan-butan: sử dụng làm nhiên liệu dòi hỏi sự bay hơi trung bình.Hỗn hợp propan-butan là thích hợp cho việc chế biến thành sản phẩm khí đốt dân dụng vì chúng có áp suất hơi bão hòa và nhiệt độ bay hơi thích hợp trong điều kiện sinh hoạt cụ thê.
LPG có nhiệt cháy cao mặc dù tỷ trọng butan lớn hơn tỷ trọng propan nhưng nhiệt trị tương tự nhau nằm trong khoảng 11300-12000Kcal/kg; tương đương nhiệt trị của 1,5-2 kg than củi; 1,3 lít dầu mazut; 1,35 lít xăng.Với những đặc tính trên, LPG được sử dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống.Một cách tương đối có thể phân chia các ứng dụng của LPG như sau:-Sử dụng LPG trong dân dụng: Sử dụng trong nấu nướng, thay thế điện trong các bình nước nóng, ứng dụng trong các hệ thống sưởi ấm nhà, chiếu sang, giặt là.-Ứng dụng LPG trong thương mại: sử dụng trong các bếp công nghiệp, lò nướng, đun nóng nước trong các nhà hang, trong công nghiệp chế biến thực phẩm.-Sử dụng LPG trong công nghiệp :sử dụng trong công nghiệp gia công kim loại, hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm silicat, khử trùng đồ hộp, lò đốt rác, sấy màng sơn…-Sử dụng LPG trong nông nghiệp : sử dụng để sản xuất thức ăn gia súc, chế biến, sấy nông sản, ngũ cốc, thuốc lá, sấy chè,café, lò ấp trứng, đốt cỏ…-Sử dụng LPG trong giao thông : là nhiên liệu lý tưởng thay thế cho động cơ đốt trong vì trị số octan cao, giá thành rẻ,ít gây ô nhiễm cho môi trường, đơn giản hóa cấu tạo động cơ.Nó làm giảm đáng kể sự thoát khí ở động cơ xe tải, làm nhiên lieu cho động cơ đốt trong thay xăng cho các xe du lịch, xe taxi.Ở một số nước tiên tiến dung LPG hóa lỏng thay xăng pha chế vừa hạn chế độc hại trong sử dụng đối với con người vừa kinh tế.-Sử dụng LPG trong công nghiệp hóa dầu: LPG được sử dụng trong tiinh chế và trong công nghiệp hóa dầu. Trong tinh chế, butan dung để sản xuất dầu nhờn,n-butan thêm vào để tăng tính bay hơi và chỉ số octan của nhiên liệu. Một trong những ứng dụng quan trọng khác của LPG là sử dụng làm nguyên liệu hóa học để tạo ra nhưng polyme trung gian như: polyetylen, polyvinyl clorua, polypropylen và một số chất khác. Đặc biệt để sản xuất MTBE là chất làm tăng trị số octan thay thế cho hợp chất pha chì trong xăng đã phát triển trong một số năm gần đây.-Sử dung LPG cho nhà máy phát điên : dung LPG chạy các tuabin để sản xuất điện phục vụ cho các ngành công nghiệp khác đem lại hiệu quả kinh tế cao và vốn đầu tư xây dựng ban đầu đối với công nghệ này thấp hơn nhiều so với công nghiệp thủy điện và nhiệt điện.1.5 Ảnh hưởng của các tính chất đến việc tàng chứa và vận chuyển LPG:
LPG có áp suất hơi bão hòa lớn hơn 40 psi (2,7atm) tại 100oF, nhiệt độ bình thường 25oC,áp suất 1bar thì LPG tồn tại ở dạng khí, chúng có thể hóa lỏng bằng cách làm lạnh dưới nhiệt độ điểm sôi ( áp suât thường) hay nén trên áp suất hơi bão hòa. Nhưng các chất khí hóa lỏng này sẽ hóa hơi ngay sau khi thoát ra môi trường bên ngoài ở nhiệt độ thường. Tính chất này cho phép ta vận chuyển, tàng trữ LPG dưới dạng lỏng nhưng sử dụng chúng dưới dạng khí.Propan và butan đều có nhiệt độ điểm sôi thấp ( đối với butan la +32oF còn đôií với propan là -44oF). Nhiệt độ này đặc biệt quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu chế tạo bồn chứa và trong việc thiết lập đập chống lan chất lỏng khi xảy ra sự cố.
Khi tồn tại ở trạng thái lỏng thì tỷ trọng của LPG chỉ bằng 0,5 lần so với tỷ trọng của nước luôn luôn nằm phía đáy bồn.Tính chất này được ứng dụng khi thiết kế đường ống xả nước cho bồn. Khi LPG thoát ra ngoài môi trường ở dạng hơi thì chúng đều nặng hơn không khí, vì vậy chúng không bay lên cao mà ở rất thấp gần mặt đất và khả năng khuếch tán chậm hơn các khí nhẹ hơn. Tính chất này đặc biệt quan trọng trong phòng chống cháy nổ, kiểm soát sự rò rỉ khí ra ngoài.
LPG tinh khiết không gây ăn mòn đối với thép và các hợp kim của đồng. Tuy nhiên, khi có hợp chất bẩn khác trong thành phần sẽ gây ăn mòn lớn.LPG không màu, không mùi nên để kiểm tra phát hiện rò rỉ ra môi trường ngoài phải thêm chất tạo mùi cho khí.
1.5 Công nghê sản xuất LPG :Sau khi dầu thô được làm ổn định-phân ly thì trong quá trình vận chuyển đến nhà
máy tinh chế, những lượng nhỏ của LPG và thành phần nhẹ hơn (metan. Etan) còn ở trong dầu được đưa đến nhà máy tinh luyện. Tại đây dầu thô được đưa đến tháp chưng cất phân đoạn. Khí thuộc thành phần nhẹ được tạo ra là sản phẩm đầu từ cột cất phân đoạn bao gồm LPG, etan, metan . Những phần còn lại là các phần nặng như: dầu mỏ, phần cặn.
LPG và những phần nhẹ hơn thu được từ thành phần trực tiếp của dầu thô và từ thành phần những sản phẩm của các quá trình biến đổi tinh chế khác nhau như :cracking, cracking xúc tác, hydrocracking, ankyl hóa.
Tùy thuộc vào từng trường hợp mà ta áp dụng các phương pháp sản xuất thu hồi LPG ở trong nhà máy chế biến khí hay nhà máy tinh chế nhưu: phương pháp làm lạnh, phương pháp hấp thụ, hấp phụ…
Một quá trình sản xuất LPG gồm 3 công đoạn chính :-Chuẩn bị nguyên liệu.-Chế biến khí.Pha trộn thành phần LPG.
Việc lựa chọn hướng chế biến khí được quyết định bởi tính chất lý hóa của hỗn hợp khí, mức độ phát triển công nghệ chế biến khí và nhu cầu của nền kinh tế đối với sản phẩm.Công nghệ được lựa chọn đặc biệt quan trọng và phụ thuộc vào hang loạt yếu tố như: chất lượng nguyên liệu khí, các thông số công nghệ , các yếu tố ảnh hưởng, chu trình làm lạnh,…
Sauk hi thu được khí qua các công đoạn thu gom, xử lý, tách các thành phần khí bằng các cách khác nhau.Cuối cùng là công đoạn pha trộn thành phần LPG để tạo sản phẩm LPG.
Công đoạn pha trộn là công đoạn đơn giản nhất trong các công đoạn sản xuất LPG. Tùy theo nhu cầu thị trường về tiêu thụ sản phẩm LPG mà các nhà sản xuất sau khi đã có thành phần khí C3 và C4 riêng biệt sẽ đem trộn với nhau theo tỷ lệ thích hợp sao cho đáp ứng tốt về nhiệt trị cũng như tính an toàn. Trong quá trình pha trộn thành phần LPG thì chế dộ công nghệ phụ thuộc vào tỉ lệ cấu tử chính là butan và propan cũng như
Hình
năng suất thiết bị.Tùy theo mục đích sử dụng mà người ta dung các loại máy nén cấp 1, cấp 2, cấp 3 cùng với thiết bị chứa chuyên dung để nạp, nén, tồn chứa LPG tại áp suất khác nhau.
1.Phương pháp nén khí.
a. Sơ đồ công nghệ.
Khí nhiên liệu
c
de
b
af
g Propan
LPG
Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất LPG bằng phương pháp nén khí
Butan
a. Tháp cất phân đoạn d. Thiết bị gia nhiệt f. Tháp cất loại etan
b. Bình acqui e. Tháp phân ly g. Tháp tách propanc. Máy nén
b. Mô tả quá trình.
Sản phẩm hơi ở trên cao từ tháp cất phân đoạn được nén đến 1,2 ÷ 1,5 Mpa
(b) máy nén (c) và kết hợp với sản phẩm đầu của hơi hóa lỏng. Những dòng đó
được làm mát đến 40oC bằng không khí hoặc nước, sau đố được chuyển trực tiếp dến
máy phân ly (e).
Do áp suất cao, phần lớn LPG thu được trong pha lỏng của sự phân ly nhiều hơn đối
với pha lỏng ở thùng ắc quy (b) phía trên, thành phần nặng hơn - butan được quay vòng lại ở
tháp phân đoạn.
Pha lỏng từ máy phân ly đi qua cột etan (f), sản phẩm hơi từ đó quay vòng lại máy
phân ly để tăng vòng quay LPG. Pha hơi tờ máy phân ly mà thành phần chủ yếu là LPG được
dùng làm khí nhiên liệu. Còn dòng sản phẩm lỏng từ cột cất etan là LPG được chia làm 2
loại gồm propan và butan trong tháp tách propan.
Với phương pháp này thì đòi hỏi LPG phải luôn được quay vòng.
2. Phương pháp làm lạnh.
Sự quay vòng của LPG đạt được sự làm lạnh bên ngoài hay sự làm lạnh tự động hoặc
sự làm lạnh kết hợp.
+ Làm lạnh tự động
Phương pháp làm lạnh có thể thực hiện được nhờ quá trình ra tăng thể tích qua van
Joule - Thomson (J - T) hoặc tuabin mở hóa hợp với sự trao đổi nhiệt. trong phương pháp
này áp suất trong thiết bị cung cấp tren máy làm giảm sự trao đổi nhiệt. Sự làm lạnh tự động
có thể cho quay vòng LPG > 90% và của etan >
80%.
a. Sơ đồ công nghệ.
f eKhí đem sử dụng
Khí khô cb d
a a
LPG và xăng tự nhiênHình 2. Sơ đồ công nghệ sản xuất LPG bằng phương pháp làm lạnh
a. Thiết bị gia nhiệt đáy d. Tháp tách metan
b. Thiết bị trao đổi nhiệt e. Tuôcbin giãn nởc. Tháp phân ly f. Máy nén
b. Mô tả quá trình.
Nước, cacbondioxit, sunfua và một thành phần của khí cung cấp được làm lạnh nhờ
quá trình cung cấp nhiệt làm sôi lại đến cột cất etan, phần còn lại làm lạnh nhờ sự TĐN với
sản phẩm khí từ cột etan. Dòng khí được cung cấp kết hợp với nhau và đi qua máy phân ly
(c). Từ đó, chất lỏng được đi qua hệ thống van để làm giảm áp suất trong vùng trung gian của
cột cất etan. Trong quá trình giãn nở, có một phần chất lỏng bốc hơi và nhiệt độ bị hạ thấp.
Áp suất hơi từ máy phân ly giảm xuống nhờ tuôcbin (e). Sự giãn nở qua tuôcbin cùng với
sự trao đổi dòng nhiệt có khả năng giảm nhiệt độ đến -90 C và kèm theo sự ngưng tụ của
dòng nhiệt. Hơi tạo ra từ đỉnh cột cất etan phần lớn là metan và etan.
Với phương pháp trên, ta thu được chủ yếu là hỗn hợp etan, LPG và xăng tự nhiên.
Nhờ các quá trình chưng cất phân đoạn mà ta thu được các sản phẩm theo yêu cầu.
3. LPG và sự quay vòng olefin.
Vòng quay LPG và olefin có giá trị đối với nhà máy tinh luyện và khí dầu mỏ dùng ở
nhiệt độ thấp.
a. Sơ đồ công nghệ:
Khí thiên nhiên
1
76
Khí thải5
3 4 2 2
Hình 3.
Làm
lạnh
1, 6. Máy nén 4. Máy phân ly A,B. khởi động
2. Tháp sấy khí 5. cột cất phân đoạn3. Trao đổi nhiệt 7. Tháp phân ly
b. Mô tả quá trình:
Nhà máy dùng hai tuocbin 1,6 để khí được cấp đều với áp suất là như nhau.
Trước khi hỗn hợp khí được làm lạnh đến nhiệt độ thấp thì hỗn hợp khí được làm sạch khỏi
CO2 và H2S. Sau khi nén, khí được sấy khô bằng phương pháp hấp thụ (dùng zeolit). Sau
khi được làm lạnh và ngưng tụ trong bộ phận trao đổi nhiệt. Chất lỏng và hơi xấp xỉ -
42,8oC được phân chia trong máy phân ly (4), chất lỏng đến cột cất loại etan trong khi hơi
nước được đưa đến tuốc bin. Chất lỏng từ máy phân ly được làm nóng lại trước khi đưa đến
cột cất loại etan để giảm tối thiểu sự lạnh. Nhiệt độ của hơi từ máy cất phân ly giảm xuống
xấp xỉ - 84,5oC nhờ sự thoát hơi trong tuôcbin. Sự ngưng tụ và sự thoát khí được phân
chia trên cột cất etan để đảm bảo tách ổn định.
Khi cặn từ tuocbin và cột cất loại etan ở phía trên được kiểm tra lại và đi đến nhiên
liệu đầu. Dòng sản phẩm LPG/ propylen từ cột cất loại etan được bơm cho quá trình tiếp theo.
4. Phương pháp hấp thụ.
Trong quá trình hấp thụ phân tử khí được liên kết trở lại với bề mặt của chất rắn. Các
chất hấp phụ thường được dùng: nhôm, than hoạt tính, oxit nhôm.
a. Sơ đồ công nghệ.
fg
d
Xăng tự nhiên
Khí nhiên liệu e
a b c
Đốt nóng h
Khí đem sử dụng
Hình 4.
a , b,c.Tháp hấp phụ e. Lò đốt h. Máy lọc
d. Máy nén g. Tháp phân ly
b. Mô tả quá trình.
Dòng khí nhiên liệu đi qua bình đựng chất hấp thụ (a), ở đó hydrocacbon nặng được
hấp thụ. Dòng khí khác được nén ở máy nén (d) và đi vào đáy của cột đựng chất hấp phụ (b),
cột này được làm lạnh. Dòng khí từ (b) được chuyển đến lò (e) và được làm nóng đến 300oC
rồi chuyển trực tiếp vào ccột (e) để loại bỏ các hydrocacbon được hấp phụ. Những
hydrocacbon nặng có trong khi tái sinh từ buồng (e) được quay trở lại sau khi làm lạnh
trong máy phân ly (g). Từ đây khí còn lại vẫn tạo thành dòng từ buông ban đầu (a). Chất
lỏng thu được từ phía tái sinh gồm: LPG, xăng tự nhiên. Từ đây thực hiện quá trình chưng cất
phân đoạn tiếp thì ta thu được LPG và sản phẩm xăng tự nhiên.
1.6 Tình hình sử dụng LPG :
LPG được chế biến từ dầu mỏ và khí thiên nhiên (gồm khí đồng hành-KĐH và khí tự nhiên-KTN). Kết quả thăm dò cho thấy Việt Nam có trữ lượng tiềm năng khoảng gần 3.000 tỷ m3, tập trung chủ yếu ở thềm lục địa nước ta; trữ lượng KTN tập trung chủ yếu ở 4 bể chính: sông Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay - Thổ Chu. Tiềm năng khai thác sử dụng từ 4 bể này có thể đạt sản lượng khoảng 12 tỷ m3/năm vào năm 2010. Theo định hướng phát triển, công nghiệp khai thác và chế biến khí chia thành 3 khu vực: khu vực miền Bắc và miền Trung, khu vực Đông Nam Bộ và khu vực Tây Nam Bộ. Tháng 4/1995 là thời điểm hình thành ngành công nghiệp khí Việt Nam khi KĐH từ mỏ Bạch Hổ được thu gom và đưa vào bờ qua đường ống ngầm dưới biển và trên đất liền để cung cấp 1 triệu m3 khí/ngày đêm cho NM nhiệt điện tuabin khí Bà Rịa công suất 250MW. Công suất cung cấp khí của hệ thống khí Bạch Hổ cho NM nhiệt điện Bà Rịa và TT điện lực Phú Mỹ được nâng lên 2 triệu m3 khí/ ngày đêm vào tháng 5/1997 rồi 3 triệu m3/ ngày đêm vào tháng 11/1997, khi giàn nén khí TT tại mỏ Bạch Hổ được đưa vào khai thác.
Tháng 10/1998, cùng với việc hoàn thành các hạng mục tối thiểu của NM xử lý khí Dinh Cố, hệ thống khí Bạch Hổ đã đạt công suất cấp khí thiết kế là 4,2 triệu m3 khí ngày/đêm, đồng thời sản xuất condensat. Hiện nay, ngoài KĐH, chúng ta đã khai thác KTN ở các mỏ Lan Tây, Lan Đỏ để cung cấp nhiên, nguyên liệu cho các NM điện thuộc TT điện lực Phú Mỹ và NM đạm thuộc KCN khí điện đạm Phú Mỹ. Từ năm 2009, LPG cũng được chế biến tại NM lọc dầu Dung Quất.
Công nghệ tổng quát để chế biến KĐH thành LPG và một số sản phẩm khác là thực hiện các quá trình làm sạch, tách bụi, làm ngọt rồi tách thành các phân đoạn hẹp hơn như C2+ (ethane và hydrocarbon cao hơn), C3+ (propane và hydrocarbon cao hơn), condensate ... hoặc các đơn chất như ethane, propane, butane ... thương phẩm. Để thực hiện mục đích này, trong chế biến LPG áp dụng ba phương pháp chính: ngưng tụ nhiệt độ thấp, hấp thụ nhiệt độ thấp, chưng cất nhiệt độ thấp.
Ở Việt Nam, do đặc điểm của nguồn khí đầu vào và sản phẩm đầu ra (khí khô, LPG và condensate), NM chế biến khí Dinh Cố sử dụng công nghệ chưng cất. KĐH từ các mỏ dầu Bạch Hổ, Đại Hùng và Rạng Đông có thành phần chủ yếu là metane, ethane, propane, butane, lượng nhỏ các hydrocacbon nặng và một số khí khác như CO2, N2 và H2O được thu gom về dàn nén khí TT tại mỏ Bạch Hổ. Tại đây, KĐH được tách nước, lọc bụi, tách các hydrocarbon lỏng ... và được nén tới áp suất 70-80 bar rồi được vận chuyển theo đường ống dài 120 km tới NM chế biến khí Dinh Cố với lưu lượng 5,7 triệu m3/ngày đêm. Sản phẩm của NM được giới thiệu trong bảng sau:
Sản phẩm Sản lượng (tấn/ngày) Nhiệt độ(oC) Áp suất(kPa)Propane 536 46 1800Butane 416 45 900
Condensate 400 45 800
Đặc tính kỹ thuật của LPG sản xuất tại NM chế biến khí Dinh Cố thuộc PetroVietnam Gas (PV Gas) được giới thiệu trong bảng sau:
TT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả1 Áp suất hơi ở 37.8 oC kPa 8002 Hàm lượng lưu huỳnh g/cm3 0,0053 Hàm lượng H2S % Không có4 Tỷ trọng tại 15 oC 0,54205 Phân tử lượng 50,26 Tỷ lệ C3/C4 49,7/50,3
LPG bắt đầu được sử dụng làm chất đốt ở miền Nam Việt Nam từ những năm 70 với khối lượng khoảng 150 tấn/năm. Sau đó việc sử dụng LPG bị gián đoạn vào những năm 80. Đến năm 1991, LPG được sử dụng lại với lượng nhập khẩu LPG khoảng 400 tấn. Kể từ đó, lượng tiêu thụ LPG ngày càng tăng. Bảng 1.10 trình bày mức cung, cầu LPG ở Việt Nam từ năm 1996 đến năm 2010.
1996 2000 2005 20101. Nguồn cung cấp 85.800340.000590.000840.000
- Sản xuất trong nước 0 340.000 590.00 840.00- Nhập khẩu 85.800 0 0 0
2. Nhu cầu tiêu thụ 85.800223.800369.950527.0003. Xuất khẩu 0 120.000220.000313.000
Từ 1994, LPG được sử dụng tại các hộ công nghiệp và thương mại. Năm 1995, Việt Nam nhập khẩu và tiêu thụ khoảng 50.000 tấn LPG, năm 1997 là 120.000 tấn. Tháng 12/1998, ngành công nghiệp chế biến khí Việt Nam bắt đầu cung cấp LPG sản xuất trong nước từ KĐH Bạch Hổ cho thị trường để thay thế LPG nhập khẩu. Từ tháng 11/1999, khi NM chế biến khí Dinh Cố chính thức đi vào hoạt động, hàng năm cung cấp khoảng 275.000 tấn LPG. Hệ thống đường ống thu gom, vận chuyển và NM xử lý KĐH công suất 500 triệu m3/năm đặt tại Dinh Cố (Bà Rịa - Vũng Tàu) cung cấp khí cho NM điện Bà Rịa, KCN khí – điện – đạm Phú Mỹ, đặc biệt là cung cấp 4,1 triệu m3 khí/ngày từ mỏ Bạch Hổ và 1,5 triệu m3 ngày từ mỏ Rạng Đông cho NM chế
biến khí Dinh Cố, để chế biến 275.000 tấn LPG/năm trong đó 180.000 tấn LPG được vận chuyển bằng tàu biển qua kho cảng Thị Vải, 95.000 tấn LPG được vận chuyển bằng xe bồn tới các cơ sở chiết nạp chai LPG và các NM. Ngoài NM chế biến khí, công ty chế biến khí Dinh Cố còn có các tuyến ống, kho cảng xuất LPG tại Cái Mép, trạm phân phối khí thấp áp Gò Dầu ... Từ năm 2003, LPG đã được chế biến từ khí Nam Côn Sơn. NM lọc dầu số 1 Dung Quất sẽ cung cấp khoảng 100.000 tấn vào năm đầu tiên và 260.000 tấn/năm vào những năm tiếp theo. Số liệu thống kê cho thấy tiêu thụ LPG trong những năm vừa qua ở Việt Nam tăng bình quân khỏang 8% năm, trong đó, các tỉnh phía Nam tiêu thụ khoảng 60% lượng LPG cả nước và tỷ lệ sử dụng LPG trong các hộ gia đình chiếm 65%, hộ thương mại là 15% và công nghiệp là 20%. Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác và chế biến dầu khí, LPG đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ở nước ta như: sinh hoạt, dịch vụ, công nghiệp, nông nghiệp, GTVT …
