TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC
THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA
HYDROCACBON
NHÓM SV:
GVHD:
Võ Đức Anh
Quảng Ngãi, tháng 9 năm 2009
 Phan Thị Thúy Ái
 Đổ Thị Nguyên Em
 Phạm Tấn Hùng
 Trịnh Chí Linh
 Nguyễn Niên
 Nguyễn Các Quỳnh
 Võ Thanh Toàn
 Phạm Tấn Vinh
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN………………………3
1.1. Hệ thống công nghệ dầu khí………………………………………… 3
1.2. Nhiệm vụ và mục đích nghiên cứu của đề tài……………………… 5
Chương 2 : CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA
HIDROCACBON
…………………6
2.1. Nhiệt độ sôi và áp suất hơi bảo hoà……………………………… …6

- Bao gồm các thiết bị sử lý phần nước khai thác cùng sản phẩm dầu khí
từ vỉa và được tách qua các bình tách quá trình này nhằn thu hồi hydrocacbons,
loại bỏ các tạp chất rắn, hay các chất rắn hoà tan như CaCO3, NaCl. Nhằm mục
đích đạt yêu cầu về chất lượng thải ra môi trường hoặc tái sử dụng.
Module sử lý khí và vận chuyển khí: (giàn nén khí trung tâm)
Xem hình 1.2
Nhiệm vụ chính nhằm loại trừ các tạp chất (nước, tạp chất rắn, các chất
độc hại H2S, CO2,N2, O2 ) trước khi đưa đến module chế biến khí.
Để loại nước người ta có thể dùng các biện pháp như: hấp thụ thường
dùng glycol, chất hấp phụ như silica gen, alumina hay molecular sieve (zeolite),
ngưng tụ nhiệt độ thấp,…
Module chế biến khí:
Xem hình 1.2
Nhiệm vụ của phần này bao gồm tách hỗn hợp khí tự nhiên thành các
thành phần riêng biệt (thông thường là các khí hóa lỏng) như Ethane (C2),
Propane (C3) , Butane (C4), natural gasoline (C5+)
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
4
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
5
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
1.2.Nhiệm vụ và mục đích nghiên cứu của đề tài.
Các tính chất nhiệt động là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất cho việc tính
toán quá trình phân tách toàn hệ thống
Khi tính toán các thông số nhiệt động học của các quá trình chế biến khí,
người ta thường sử dụng các thông số nhiệt động học sau: áp suất, nhiệt độ, độ
chịu nén, thể tích riêng, trọng lượng riêng, entanpi, entropi, nhiệt đung, độ dẫn

trong đó n là số nguyên tử
Áp suất hơi bảo hòa của Hidrocacbon tinh khiết có thể xác định theo
phương trình sau khi biết Ts , Tc , Pc :
lgP
h
= [β − 0,01500 + 1,397.(T
h
−δ)
2
+ 0,581(T
h
−δ)].
(
h
T
1
1−
)
(2.2)
trong đó: P
h
= P
bh
/P
C
δ = − 0,1018 + 0,3806. δ − 0,02861. δ
2
β = T
h
.lg(0,96784 . P

n
n
T
C
(2.3)
trong đó n là số nguyên tử cacbon của cấu tử.
Áp suất tới hạn của hydrocacbon từ C
1
đến C
20
(trừ C
18
) có thể xác định
chính xác tới ± 0,05 MPa theo phương trình:
2,1
977,7
51,49
n
P
C
+
=
(2.4)
trong đó n l1 số nguyên tử cacbon của cấu tử.
Để xác định thể tích tới hạn của các hydrocacbon từ C
3
đến C
16
(chính xác
đến 4 cm3/mol) có thể áp dụng phương trình:

m
là thông số a, b của hỗn hợp;
a
i
, a
j
là thông số a, b của cấu tử i và j;
x
i
, x
j
laf phần mol của cấu tử i và j trong hỗn hợp; k
ij
là thông số tương tác bậc
hai.
Như vậy các thông số a
m
và b
m
của hỗn hợp được xác định trên cơ sở các
thông số a và b của các cấu tử tinh khiết. Với các phương trình trạng thái nói
trên, định luật hỗn hợp là tổng của các cặp bậc 2. Ví dụ hỗn hợp bốn cấu tử sẽ
gồm có 6 cặp bậc 2
Thông số tương tác bậc hai k
ij
không phải là thông số lý thuyết mà là
thông số thực nghiệm được sử dụng để hiệu chỉnh trong các phương trình trạng
thái.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
8

Chia giá trị áp suất và nhiệt độ thực cho các giá trị giả tới hạn, ta có giá trị
các đại lượng giả rút gọn của hỗn hợp:
c
r
T
T
T
'
'
=
;
c
r
P
P
P
'
=
(2.6)
Định luật Kay cũng có thể áp dụng để tính khối lượng phân tử hiệu dụng
của hỗn hợp.
Ví dụ 2.1
Tính hệ số chịu nén z của khí có th1nh phần và các thông số tới hạn cho
trong bảng 2.2 ở áp suất P = 13,94 MPa (2021 psi) và T = 331 K (595
0
R).
Áp dụng định luật Kay xác định được các đại lượng giả tới hạn của hỗn
hợp khí. Kết quả tính theo hệ đơn vị quốc tế và đơn vị Anh đã ra ở bảng 2.2.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
9

'
==
r
T
Từ giản đồ hệ số chịu nén Katz (hình 2.5) có z = 0,8.
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
10
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.5. Giản đồ Katz xác định hệ số chịu nén ở các giá trị áp suất cao
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
11
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Từ phương trình trạng thái:
ta nhận được công thức tính tỷ trọng thực của khí ở nhiệt độ T và áp suất P:
trong đó MW là khối lượng phân tử.
Thay vào công thức trên ta có tỷ trọng thực của khí:
Ví dụ 2.2
Áp dụng các phương pháp tính hệ số chịu nén z của khí có chứa H
2
S và
CO
2
.
Có hai phương pháp phổ biến là phương pháp Robinson và phương pháp
Wichert. Chúng ta sử dụng phương pháp Wichert. Trong phương pháp này,vtác
giả đã sử dụng các thông số giả tới hạn P’
c
v1 T’

2
S trong khí.
Có thể xác định e theo giản đồ trên hình 2.6 hoặc theo biểu thức:
ε = 120.(A
0,9
− A
1,6
) + 15.(B
0,5
− B
4
) (2.7)
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
12
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
trong đó: ε tính theo 0R bằng 1,8
×
K;
A là phần mol H
2
S và CO
2
trong khí;
B là phần mol H
2
S trong khí.
Với các số liệu thành phần khí như ở ví dụ 2.1, từ giản đồ trên hình 2.6
hoặc từ biểu thức (2.7) có e = 21.
Hình 2.6. Giản đồ xác định hệ số hiệu chỉnh ε

Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
14
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.7. Giản đồ các tính chất giả tới hạn của khí tự nhiên
Hình III.7. Giản đồ các tính chất giả tới hạn của khí tự nhiên
Từ giản đồ trên hình 2.4 và 2.5 xác định được z = 0,825 và:
Những phương pháp khác xác định hệ số z
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
15
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Còn có một số phương pháp khác để xác định hệ số chịu nén z. Nói
chung phương pháp xác định z từ các phương trình trạng thái được ứng dụng
khá rộng rãi khi không cần phải tính toán thật chính xác. Các đẳng thức thực
nghiệm đã được phát triển để tính hệ số chịu nén z với các hỗn hợp khí đặc biệt
hoặc hỗn hợp khí trong phạm vi hẹp, cho kết quả khá chính xác nhưng không
tổng quát. Ví dụ biểu đồ Katz áp dụng tốt khi tính toán với khí ngọt (như khi
tính toán thiết kế đường ống dẫn khí ngọt chẳng hạn), nhưng lại kém phù hợp
với khí có chứa lượng nhỏ H
2
S, CO
2
và N
2
. Bảng 2.3 dưới đâyđưa ra các số liệu
so sánh kết quả tính hệ số z với hỗn hợp khí có thành phần như trong các ví dụ
trên khi có thêm các hệ số hiệu chỉnh.
Bảng 2.3. So sánh các kết quả tính z
Với khí tự nhiên và khí đồng h1nh có thể xác định hệ số chịu nén theo

v
m
là thể tích âm của hỗn hợp, tức là đại lượng cho biết tổng thể
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
16
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
tích của các cấu tử riêng biệt lớn hơn thể tích hỗn hợp của chúng, m
3
/kg.mol.
Hình III.8. Giản đồ xác định tỷ trọng hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển
trong vùng nhiệt độ thấp
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
17
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Bảng III.4. Giá trị toạ độ và khoảng nhiệt độ để tính tỷ trọng của các
hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
18
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Hình 2.9. Giản đồ xác định tỷ trọng hydrocacbon lỏng ở áp suất khí quyển trong
vùng nhiệt độ trung bình và cao
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
19
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Ngoài ra người ta còn có thể xác định các thông số tới hạn và giả tới
hạncủa hỗn hợp theo các giản đồ khi biết giá trị nhiệt độ sôi trung bình của hỗn

là áp suất rút gọn ở T
r
= 0,7 T
c
tức là P
r
= P*/P
c
với P* là áp suất hơi
ở T = 0,7 T
c
.
Giá trị ω đối với các cấu tử riêng biệt xem ở bảng 3.5
còn ω hỗn hợp được tính theo định luật hỗn hợp:
Ngoài ra nó còn được xác định từ các giản đồ có trong các sổ tay.
Bảng 2.5 Hằng số vật lý của các hydrocacbon từ C1…C12 và một số chất
khác
2.4. Các tính chất của hydrocacbon ở trạng thái lỏng
Đặc tính cơ bản của trạng thái lỏng khi so sánh với trạng thái khí là không
chịu nén. Tuy nhiên tính toán các tính chất của hỗn hợp lỏng bao gồm hai yếu
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
21
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
tố: tồn tại các cấu tử nhẹ có áp suất hơi cao là metan và etan, và có sự giảm thể
tích khi hoà tan hai hydrocacbon lỏng.
Cả hai yếu tố trên đều có thể hiểu được khi biết rằng trạng thái lỏng được
tạo thành từ các phân tử có kích thước và hình dáng khác nhau, có mức năng
lượng khác nhau. Kích thước và hình dáng phân tử ảnh hưởng đến tất cả các tính
chất của pha lỏng. Nếu như phóng đại các phân tử sẽ nhìn thấy hàng loạt kích

API có Kw= 11,9 sẽ có:
Khối lượng phân tử : MW = 209
Nhiệt độ sôi trung bình: T
b
= 255
0
C (491
0
F)
Tỷ trọng tương đối so với nước ở 15
0
C (60
0
F): 0,825;
ρ
H2O
= 1000 kg/m
3
(Tỷ trọng chất lỏng g tính bằng (g/cm3): 1 kg/m3 = 1000 g ).
Tỷ trọng dầu thô đôi khi còn được xác định bằng
o
API, được định nghĩa như
sau:
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
22
Tiểu luận môn học CNCBK TRUNG TÂM CÔNG NGHÊ
HÓA
Giữa tỷ trọng tương đối và khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp các
hydrocacbon lỏng không có biểu thức tương quan chính xác. Các số liệu chi tiết
để xây dựng quan hệ giữa hai đại l−ợng trên cũng không có sẵn. Các đường

Tài liệu tham khảo
1. Trần Mạnh Trí - Hoá Học dầu mỏ và khí, trường ĐHBK Hà Nội 1979
2. Tính toán công nghệ các quá trình chế biến dầu mỏ. Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
3. PGS.TS Đinh Thị Ngọ. Hoá học dầu mỏ và khí, trường ĐHBK Hà
Nội 2004.
4. Nguyễn Thị Minh Hiền. Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng
hành, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2004
Nhóm SV: NCHD01 GVHD: Võ Đức Anh
25