›
›

Công nghệ chế biến khí - TS. Nguyễn Hữu Lương

ppt 55 trang phuongnguyen 70
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Công nghệ chế biến khí - TS. Nguyễn Hữu Lương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptcong_nghe_che_bien_khi_ts_nguyen_huu_luong.ppt

Nội dung text: Công nghệ chế biến khí - TS. Nguyễn Hữu Lương

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ TS. Nguyễn Hữu Lương TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 1
  2. ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Chương 1: Khái niệm chung 1.1. Trữ lượng khí trên thế giới và Việt Nam 1.2. Phân lọai khí thiên nhiên 1.3. Thành phần hĩa học và tính chất của khí thiên nhiên và khí dầu mỏ 1.4. Sơ đồ tổng quát chế biến khí và các sản phẩm khí TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 2
  3. ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Chương 2: Giản đồ pha và ứng dụng trong chế biến khí 2.1. Giản đồ pha của đơn chất 2.2. Giản đồ pha của hệ đa cấu tử 2.3. Ứng dụng của giản đồ pha trong chế biến khí TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 3
  4. ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Chương 3: Làm khơ khí 3.1. Khái niệm chung 3.2. Làm khơ khí bằng phương pháp ức chế 3.2.1. Phương pháp ức chế tạo hydrate 3.2.2. Làm khơ bằng phương pháp hấp thụ 3.2.3. Làm khan bằng phương pháp hấp phụ TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 4
  5. ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Chương 4: Làm sạch H2S, CO2 và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác 4.1. Khái niệm chung 4.2. Làm sạch khí bằng dung mơi alkalnolamin 4.3. Làm sạch khí bằng dung mơi vật lý và tổng hợp 4.4. Lựa chọn dung mơi cho quá trình làm sạch H2S và CO2 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 5
  6. ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Chương 5: Cơng nghệ chế biến khí 5.1. Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ 5.2. Chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ 5.3. Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất nhiệt độ thấp 5.4. Ứng dụng các quá trình chế biến khí khác nhau TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 6
  7. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lưu Cẩm Lộc, Cơng nghệ chế biến khí (1996). 2. MA. Berlin, VG.Gortrencốp, HP. Volcốp, Cơng nghệ chế biến khí thiên nhiên và khí dầu mỏ, Trường ĐH Kỹ thuật Tp.HCM. 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). TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 7
  8. ĐỀ TÀI THUYẾT TRÌNH 1. Các nguồn khí trên thế giới và Việt Nam: tiềm năng và ứng dụng. 2. Xu hướng thay thế nhiên liệu khí trong tương lai. 3. Cơng nghệ chuyển hĩa khí thành lỏng (GTL technology). 4. Cơng nghệ sản xuất DME. 5. Cơng nghệ chế biến khí trong Nhà máy chế biến khí Dinh Cố. 6. Vấn đề thay thế nhiên liệu lỏng bằng khí thiên nhiên dùng trong giao thơng vận tải. Bắt đầu từ tuần lễ thứ 3! TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 8
  9. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 9
  10. Lịch sử phát hiện và ứng dụng khí thiên nhiên • 1000 B.C., đã được biết đến từ thời Hy Lạp cổ đại – mang ý nghĩa tơn giáo. • 500 B.C., tại Trung Quốc: làm bay hơi nước biển để sản xuất muối. • 1816, tại Hoa Kỳ: thắp sáng đèn đường. • 1821, tại New York (Hoa Kỳ): giếng khí thiên nhiên đầu tiên được phát hiện bởi William Hart. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 10
  11. Lịch sử phát hiện và ứng dụng khí thiên nhiên (tt) • 1858, Cơng ty kinh doanh khí thiên nhiên đầu tiên của Hoa Kỳ được thành lập – Fredonia Gas Light Company. • 1885, Robert Bunsen phát minh đèn đốt bằng hỗn hợp khí thiên nhiên và khơng khí, dùng trong đun nấu và sưởi. • 1900, khí thiên nhiên được phát hiện tại 17 tiểu bang của Hoa Kỳ. • Ngày nay, khí thiên nhiên chiếm 21,6% lượng năng lượng sử dụng ở Hoa Kỳ. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 11
  12. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. Trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới và Việt Nam 1.1.1. Thế giới Trữ lượng dầu xác minh của toàn thế giới (2005): 2050 ÷ 2390 tỉ thùng (270 ÷ 323 tỉ tấn) Đã sử dụng: 45 - 70%. Còn khoảng 1000 tỉ thùng (135 tỉ tấn). Mức khai thác hiện nay của toàn thế giới là khoảng 4 tỉ tấn/năm; còn ~ 35 – 40 năm TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 12
  13. BIỂU ĐỒ DỰ KIẾN NGUỒN DẦU THÔ VÀ SẢN PHẨM DẦU MỎ TRÊN THẾ GIỚI. Tỷ thùng/năm Dâù thô đã khai thác Nguồn dầu thô dự kiến Tổng các sản phẩm dầu mỏ Nguồn dầu mỏ sẽ cạn kiệt TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí năm 13
  14. Trữ lượng khí xác minh theo khu vực cuối năm 2004 (x1012 m3) TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 14
  15. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 15
  16. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 16
  17. Cuối năm 2004, trữ lượng khí xác minh của thế giới được dự đốn ở mức 179.53 × 1012 m3. Trữ lượng Khu Vực Tỉ lệ (%) Tỉ số R/P /năm (x1012 m3) Middle East 72.83 40.6 >100 Europe 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 7.10 4.0 55 America Trữ lượng tồn cầu 179.53 100.0 67 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 17
  18. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.2. Việt Nam Tiềm năng dầu khí, đặc biệt là khí khá lớn: + Trữ lượng tiềm năng: ~ 1.500 tỷ m3, gồm: 160 tỷ m3 khí đồng hành 1.130 tỷ m3 khí không đồng hành 200 triệu m3 condensate. + Trữ lượng xác minh: 500 tỷ m3 khí. khí không đồng hành có thể thu hồi chiếm ~ 90% TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 18
  19. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 19
  20. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 20
  21. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Các bồn trũng chứa dầu khí chính (chiếm 90% trữ lượng có thể thu hồi): + Bồn trũng Cửu Long: Trữ lượng tiềm năng : ~ 700 ÷ 800 triệu m3 quy dầu (20%). Trữ lượng xác minh: 270 triệu m3 dầu, 56 tỷ m3 khí đồng hành, khí không đồng hành ít. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 21
  22. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG + Bồn trũng Nam Côn Sơn: Trữ lượng tiềm năng: 650 ÷ 750 triệu m3 quy dầu (17%) Trữ lượng xác minh: chủ yếu là khí, gồm: 74 triệu m3 dầu, 15 tỷ m3 khí đồng hành, 159 tỷ m3 khí không đồng hành, Đảm bảo khai thác ổn định 15 năm với công suất 2,7 tỷ m3/năm TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 22
  23. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG + Bồn trũng Sông Hồng: Trữ lượng tiềm năng: 550 ÷ 700 triệu m3 quy dầu (14%). Trữ lượng xác minh: 208 tỷ m3 khí, chủ yếu là khí có hàm lượng CO2 cao. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 23
  24. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG + Khí Malay -Thổ Chu: Trữ lượng tiềm năng: 250 ÷ 350 triệu m3 quy dầu (5%). Trữ lượng xác minh gồm: 12 triệu m3 dầu, 3 tỷ m3 khí đồng hành, 45 tỷ m3 khí không đồng hành Đảm bảo khai thác ổn định dài hạn với công suất 2,7 tỷ m3/năm. Khí bị nhiễm CO2 đáng kể. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 24
  25. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG + Bồn trũng Phú Khánh: Trữ lượng tiềm năng: 300 ÷ 700 triệu m3 quy dầu (10%). + Bồn trũng Vũng Mây: Trữ lượng tiềm năng: 1 ÷ 1,5 tỷ m3 quy dầu (30%). Chủ yếu là khí. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 25
  26. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 26
  27. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 27
  28. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Lượng khí thiên nhiên thường được tính quy đổi về dầu dựa trên lượng nhiệt cung cấp của khí và dầu theo hệ số sau: 5,487 cubic feet of natural gas = one barrel of crude oil TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 28
  29. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.2. Phân lọai khí thiên nhiên 1.2.1. Theo thành phần khí • Khí béo (khí ướt): hàm lượng C1 thấp, hàm lượng C5+ cao. • Khí gầy (khí khơ): hàm lượng C1 cao, khơng chứa C5+. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 29
  30. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Độ béo: dựa trên hàm lượng C3+: 3 ❖ Khí gầy: [C3+] 600 g/m . TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 30
  31. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.2.2. Theo hàm lượng khí chua • Khí chua: chứa H2S, CO2, mercaptan RSH, carbon disulfur CS2, carbonyl sulfide COS. • Khí ngọt: [H2S] < 4 ppm TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 31
  32. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.2.3. Theo mỏ khí • Khí đồng hành (khí dầu mỏ): từ mỏ dầu, thường thuộc lọai khí béo. • Khí khơng đồng hành (khí thiên nhiên): từ mỏ khí, thuộc lọai khí khơ (khí gầy). Khí (%tt) CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 N2 & chất khác Khí thiên nhiên 70-97,5 0,1-8 0,1-4 0,01-1 0-0,3 1-15 Khí mỏ dầu 35-90 4-20 3-30 2-13 1-4 0,5-11 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 32
  33. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 33
  34. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.3. Thành phần hĩa học và tính chất của khí thiên nhiên và khí dầu mỏ 1.3.1. Thành phần hĩa học • Khí thiên nhiên: • C1 (chủ yếu), ethane, propane, n-butane, iso-butane, C5+ (ít). • CO2, H2S, RSH, He, Ar. • Khí đồng hành: tùy thuộc điều kiện lấy mẫu. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 34
  35. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Bảng 1.3. Thành phần khí thiên nhiên trước khi chế biến. Cấu tử Nhiệt độ sơi, 0C Đặc điểm Methane -161,5 Khí ở điều kiện áp Ethane -88,5 suất và nhiệt độ Propane -42,2 thường Iso-butane -12,1 N-butane -0,5 Iso-pentane 27,9 Lỏng ở điều kiện N-pentane 36,1 áp suất và nhiệt độ N-hexane 69,0 thường N-heptane 98,4 N-octane 125,6 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 35
  36. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Thành phần (%mol) Bạch Hổ Ruby (Gđ 2) Lan Tây, Lan Đỏ (Gđ 1) N2 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 4,22 C3H8 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 - Hơi nước 0,01 0,01 Điểm sương: -100C ở 70 bar TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 36
  37. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Thành phần Pháp Groningen UK North Sea Ekolisk (%tt) (Neitherlands) Bắc Nam (Norway) CH4 69,52 81,30 95,05 78,8 85,2 C2H6 2,82 2,85 2,86 10,1 8,6 C3H8 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 Vết Vết Vết Vết CO2 9,76 0,89 - 1,4 1,7 N2 - 14,35 1,26 0,7 0,5 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 37
  38. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.3.2. Tính chất vật lý của khí thiên nhiên • Nhiệt trị: ❖ Là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một đơn vị thể tích nhiên liệu. ❖ Đơn vị: kcal/m3, Btu/ft3, ❖ Nhiệt lượng cháy của khí thiên nhiên ~ 37.700 – 54.600 J/kg. ❖ Nhiệt lượng cháy của khí xăng ~ 4.600 – 50.000 J/kg. ❖ TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 38
  39. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG ❖ Nhiệt lượng tổng: nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy khí với lượng khơng khí lý thuyết, nước sinh ra được làm lạnh và ngưng tụ. ❖ Nhiệt lượng thực: nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy khí, nước tạo thành vẫn ở thể khí. ❖ Tốc độ cung cấp nhiệt: Tốc độ cung cấp nhiệt (kcal/h) = Nhiệt trị (kcal/Nm3) x thể tích (Nm3/h) TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 39
  40. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Trọng lượng riêng: ❖ Khí thiên nhiên: d ~ 0,540 – 0,650. ❖ Khí đồng hành: cao hơn, cĩ thể nặng hơn khơng khí. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 40
  41. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Giới hạn chớp cháy: ❖ Đối với khí thiên nhiên: 5 – 15 %tt • Lượng khơng khí cần cho sự cháy: ❖ Điều kiện cháy tỷ thức: Ao = VKK/VNL = 9,763. ❖ Thừa số khơng khí (AF): tỷ lệ KK sử dụng thực tế cho một đơn vị thể tích nhiên liệu so với nhu cầu khơng khí tỷ thức. ❖ Tỷ lệ C/H: ảnh hưởng đến sự cháy, ngọn lửa và tính chất truyền nhiệt. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 41
  42. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG Tính chất Khí nhà máy Propane Nhiệt trị tổng, kcal/m3 4.770 23.600 Tỷ trọng 0,5 1,52 Trị số Wobbe, kcal/m3 6.750 19.200 Tốc độ chớp cháy cực đại, m/s 1,0 0,37 Thể tích khơng khí cần cho sự cháy, 0,98 1,01 Nm3/1000 kcal Giới hạn chớp cháy, %tt trong KK 5,35 2,10 Nhiệt độ ngọn lửa cực đại trong KK, 0C 1.960 2.000 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 42
  43. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Hiệu ứng Joule – Thompson: • Khí ở áp suất cao được giãn nở trong bình chứa áp suất thấp, mà khơng sinh ra cơng, và khơng cĩ trao đổi nhiệt với bên ngịai thì nhiệt độ khí sẽ giảm. • Trung bình giảm 1 at thì nhiệt độ giảm 0,30C. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 43
  44. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.4. Sơ đồ chế biến khí và sản phẩm khí 1.4.1. Sơ đồ tổng quát quá trình chế biến khí TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 44
  45. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 45
  46. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 46
  47. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Xử lý khí: ❖ Dehydrat hĩa. ❖ Làm sạch. • Tách chiết NGL: ❖ Hấp thụ. ❖ Hấp phụ. ❖ Ngưng tụ. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 47
  48. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • Ổn định hĩa: ❖ Tách methane. ❖ Tách ethane. • Xử lý sản phẩm: ❖ Dehydrat hĩa. ❖ Ngọt hĩa: ✓ Lọai H2S, COS, CS2. ✓ Lọai CO2. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 48
  49. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG 4.2. Sản phẩm quá trình chế biến khí và ứng dụng • Sản phẩm sơ cấp: khí xăng, khí hĩa lỏng, khí khơ, các hydrocarbon đơn chất C1 – C5. • Ứng dụng: sản xuất điện, nơng nghiệp, cơng nghiệp, dân dụng, giao thơng vận tải, nguyên liệu cơng nghiệp hĩa chất, TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 49
  50. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 50
  51. Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 51
  52. NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 52
  53. Nhà Máy Đạm PHÚ MỸ Địa Điểm : Phu My, Vung Tau Năng Suất Urê : 740.000 T/year NH3 : 51.000 T/year Vốn Đầu Tư :430 million $US Vận Hành : June 2004 TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 53
  54. Khai thác Metanol C2 Làm sạch Etylen C3+ Cracking Formaldehyt Metan Propylen Tách Khí Reforming Butadien Dẫnxuất C1 Etan Butan Xuất khẩu Chất thơm Khí tổng hợp Propan Xăng Etylen Polyetylen Propylen Propin Butylen VA Butadien PVA Polypropylen Nhựa epoxy Thủy tinh MTBE,ETBE Caosu hữu cơ Quy trình sử dụng Khí Thiên Nhiên trong cơng nghiệp Hĩa Dầu TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 54
  55. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG • 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. TS. Nguyễn Hữu Lương CN Chế Biến Khí 55