BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG
TÂM MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
CỦA THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG).
SINH VIÊN : NGUYỄN TIẾN MẠNH
LỚP : LỌC HÓA DẦU K53 VŨNG TÀU
HÀ NỘI - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ GIÀN NÉN KHÍ TRUNG TÂM
MỎ BẠCH HỔ VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA
THÁP LÀM KHÔ KHÍ BẰNG TRIETYLENGLYCOL (TEG).
GVHD: GS.TS :NGUYỄN DANH NHI
GVPB:
HÀ NỘI - 2013
Phụ lục
2
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
2
2
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Table of Contents
3
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
3

STT Bảng Tên bảng Trang
1 1.1 Thành phần (% thể tích) một số khí tự nhiên. 8-9
2 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành 9
3 1.3 Thành phần khí đồng hành ở vùng Đông Nam Á 9-10
4 1.4 Giới hạn cháy nổ (% thể tích) của một số chất 21
5 1.5 Thành phần tiêu biểu khí đồng hành mỏ Bạch Hổ 24
6 1.6 Thành phần khí cao áp và thấp áp vào CNG (%
mole)
25-26
7 1.7 Thành phần khí sau hệ thống sấy khí khô về bờ 27
8 2.1 Thành phần khí giai đoạn cuối của máy nén LP 29-30
9 2.2 Thành phần của các cấu tử đầu vào hệ thống nén
HP
32
10 2.3 Thành phần khí đầu ra máy nén HP 33-34
11 2.4 Thành phần condensate đen ở CCP 35-36
12 3.1 Tính chất hóa lý cơ bản của glycol 48
13 3.2 Các thông số cơ bản của một số chất hấp phụ 52
14 4.1 Thành phần (% thể tích) loại khí cần làm khô 57
15 4.2 Trình bày kết quả tính M
TB,
T
gth
,P
gth
58-59
16 4.3 Kết quả tính toán tháp hấp thụ hơi nước 65-66

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay hàng năm nước ta khai thác được gần 20 triệu tấn dầu và hàng tỉ m

trường cũng như quá trình nghiên cứu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội,tháng 5 năm 2011
Sinh viên :Nguyễn Tiến Mạnh
Trân trọng cảm ơn!!!
6
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
6
6
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ HYDROCACBON
Ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới , tùy thuộc vào những cấu tạo địa chất
khác nhau , tồn tại các mỏ dầu và mỏ khí thiên nhiên.Thành phần chủ yếu của khí tự
nhiên và khí dầu mỏ là các hydrocacbon no như metan CH
4,
etan C
2
H
6
,propan
C
3
H
8
,butan C
4
H
10
và một số chất khác với hàm lượng nhỏ hơn.Ngoài ra còn có mặt
các chất khác như H
2

0,004 0,2 3.46 2,4
i-C
4
0,002 0,1 1,70 0,6
n-C
4
0,01 0,1 1,70 1,6
C
5
+ 0.01 0,1 1,30 1,4
N
2
1,3 0,2 1,49 0,3
CO
2
0,374 0,3 1,49 1,9
H
2
0,374 0,3 1,49 1,0
H
2
O Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa
Bảng 1.2 Thành phần (% thể tích) một số khí đồng hành
7
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
7
7
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Cấu tử Mỏ
Tumazinskhi

2
9,0 0,8 0,72 4,5
H
2
S 9,0 0,8 0,72 4,5
H
2
S Bão hòa Bão hòa Bão hòa Bão hòa
Bảng 1.3 Thành phần khí đồng hành vùng Đông Nam Á
Cấu tử Indonesia Thái Lan Việt Nam
C
1
65.4 67.2 71.5
C
2
6.4 8.7 12.5
C
3
6.6 4.5 8.6
i-C
4
1.5 1.0 1.8
n-C
4
2.1 1.0 3.0
C
5
+
3.0 0.8 1.8
H

Sự có mặt của H
2
S và CO
2
ảnh hưởng nhiều tới chất lượng các sản phẩm khí
(như khí khô,LPG và Condensat) do đó nếu khí thuộc loại chua thì trong dây
chuyền công nghệ xử lý khí phải được trang bị phân xưởng loại H
2
S và CO
2
đến
hàm lượng cho phép mới có thể vận chuyển chế biến và sử dụng các sản phẩm khí
một cách an toàn và hiệu quả.
• Phân loại theo hàm lượng C
2
+
:
- Khí khô là khí có hàm lượng C
2
+
8
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
8
8
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
- Khí ẩm là khí có hàm lượng C
2
+
• Khí giàu,khí nghèo (hoặc khí béo ,khí gầy )
Để có thể thu hồi sản phẩm lỏng (C

cao hơn nhiều so với khí đốt làm nhiên liệu không qua chế biến.
1.2 Một số tính chất cơ bản của khí và các sản phẩm của khí
1.2.1 Áp suất hơi bão hòa :
Áp suất hơi bão hòa là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại tại nhiệt độ nhất
định,khi tốc độ bay hơi và tốc độ ngưng tụ trên bề mặt chất lỏng bằng nhau.Ta có
thể coi gần áp suất hơi bão hòa P của một dung dịch lỏng tuân theo công thức:
P=
Với Pi và Xi lần lượt là áp suất hơi bão hòa và nồng độ mol của các cấu tử I trong
hỗn hợp lỏng.
Vậy hợp phần I có nồng độ càng lớn, có áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa
càng
nhiều chât dễ bay hơi.
1.2.2 Cân bằng lỏng- hơi.
Hệ số cân bằng pha của mỗi cấu tử được định nghĩa là tỷ số của phần mole của
cấu tử đó trong pha khí (y
j
) và phần mole của cấu tử đó trong pha lỏng (x
i
),khi hai
pha nằm cân bằng với nhau ở P và T xác định.
K
i
= (1.12)
Tại áp suất dưới 100psi,các định luật Rault và Dalton về dung dịch lý tưởng được
dùng để dự đoán hệ số cân bằng pha.Theo định luật Rault thì áp suất riêng phần P
i
của một cấu tử trong hệ đa cấu tử là tích số mole của cấu tử đó trong pha lỏng với
áp suất bão hòa của nó.
9
GVHD: Nguyễn Danh Nhi

i
:phần mole cấu tử I trong pha khí.
Tại trạng thái cân bằng ta có thể kết hợp hai định luật trên như sau:
x
i
.P
vi
= y
i
.P (1.15)
suy ra:
(1.16)
Biểu thức 1.16 cho thấy với các dung dịch lý tưởng hệ số cân bằng chỉ một hàm
của nhiệt độ và áp suất của hệ.
Đối với các dung dịch thực có thể xác định hằng số cân bằng pha lỏng –hơi theo
phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích phức tạp hơn nên không đề cập ở
đây (khi cần tham khảo giáo trình công nghệ lọc dầu).
1.2.3 Khối lượng riêng , tỉ khối
- Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó
ở nhiệt độ và áp suất nhất định.Khối lượng riêng thường được biểu diễn bằng
g/dm
3
hay kg/m
3
.Áp suất hơi bão hòa càng lớn khi chứa càng nhiều chất dễ
bay hơi.
- Tỉ số giữa khối lượng riêng của khí A so với khối lượng riêng của khí B
được gọi là tỉ khối của A so với B
D
a/b

= với Mi-klpt của khí j
Yj phần mol của j
Lúc đó tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí ) đối với không khí là:M
hh
/29
Căn cứ vào tỉ khối của khí (hoặc hỗn hợp khí )người ta có thể biết khí đó
nặng hơn hay nhẹ hơn không khí.
Như vậy nếu d
khí
<1, khí nhẹ hơn không khí.
Nếu d
khí >1
khí nặng hơn không khí
Ví dụ : d
C1
=0.55 <1 nên metan nhẹ hơn không khí
D
c3
=1.52> 1 nên propan nặng hơn không khí
1.2.4 Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho mức cản trở giữa hai lớp chất lưu khí
chúng chuyển động tương đối với nhau (ma sát nội).
Độ nhớt phụ thuộc rất phức tạp vào bản chất ,nhiệt độ, nồng độ ,áp
suất.Không có một phương trình toán học nào, dù ở dạng rất phức tạp, cho
phép tính độ nhớt của tất cả các sản phẩm dầu mỏ, mà chỉ có những phương
trình gần đúng để tính độ nhớt cho những phân đoạn rất hẹp.Tuyn vậy , độ
nhớt lại là một đại lượng quan trọng để đánh giá phẩm chất như đánh giá độ
truyền nhiệt,khả năng lưu chuyển,tính toán đường ống ,bơm,hiệu suất của
đĩa trong tháp chưng cất…
Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng tính toán dòng chảy cho

2
/sec).
1 Centistoke = 0.01 cm
2
/s = 1.10
-6
m
2
/sec.
Bởi vì lực liên kết phân tử là một hàm số về khoảng cách giữa các phân tử,độ
nhớt phụ thuộc vào lưu chất là lỏng hay là khí tại nhiệt độ và áp suất của hệ.Độ nhớt
phụ thuộc vào lưu chất là lỏng hay khí tại nhiệt độ và áp suất của hệ.Độ nhớt của
chất lỏng lớn hơn nhiều so với khí ở cùng điều kiện áp suất nhiệt độ .Cùng với tỉ
trọng ,nó tạo điều kiện thuận lợi để xem độ nhớt của lỏng và của khí một cách riêng
biệt.
Một số tính chất vật lý của Hydrocacbon ,H
2
S và CO
2
được trình bày trong bảng
1.5
1.2.5 Entapy:
Trong ngành chế biến khí ta thường sử dụng Entalpy H, đây không phải là entalpy
tuyệt đối mà là đọ biến thiên entalpy từ nhiệt độ gốc quy ước T
0
đến nhiệt độ đang
xét T.Đơn vị đo là kcal/kg hoặc kj/kg
Entalpy được định nghĩa bằng biểu thức : H= U+PV
Trong đó :U –là hàm trạng thái, P,V là thông số trạng thái,chỉ đặc trưng cho trạng
thái .Sử dụng Entalpy đẻ tính chế độ nhiệt của bất kì thiế bị chế biến khí nào.

12
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
C
p
=

-C
p
C
p
là nhiêt dung mol của các hydrocacbon ở nhiệt độ và áp suất của hệ ;C
0
p
i
là nhiệt dung mol của cấu tử thứ I ở trạng thái lý tưởng ở nhiệt độ của hệ ;C
p
:đại lượng hiệu chỉnh cho áp suất.
1.2.7 Nhiệt độ và áp suất tới hạn.
Trong cân bằng lỏng-hơi hai đại lượng quan trọng có ảnh hưởng chủ đạo là áp
suất và nhiệt độ,lỏng chỉ tồn tại khi nhiệt độ của hệ thấp hơn một một giá trị nhiệt
độ gọi là nhiệt độ tới hạn.Khi nhiệt độ của hệ lớn hơn nhiệt độ tới hạn thì không tồn
tại pha lỏng dù có biến đổi áp suất đến bất kì giá trị nào.
Áp suất ứng với nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn là thể tích tới hạn (V
c
)
Nhiệt độ tới hạn của các Hydrocacbon riêng biệt từ C
1
C
15
có thể xác định với độ

13
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
H…nh 1.1: giản đồ pha hệ 1 cấu tử
Đường OA: đường cong cân bằng Rắn – Hơi
OB: đường cong cân bằng Rắn – Lỏng
OC: đường cong cân bằng Lỏng – Hơi ( đường điểm sương, đường điểm sôi)
C: điểm tới hạn
Pc: áp suất tới hạn ( là áp suất lớn nhất mà tại đó còn tồn tại 2 pha lỏng-hơi)
Tc: nhiệt độ tới hạn ( là nhiệt độ lớn nhất mà tại đó còn tồn tại 2 pha lỏng-hơi)
Điểm O là điểm ba pha ,ứng với áp suất và nhiệt độ tại O cả 3 pha cùng tồn tại (rắn
– lỏng – hơi).
Nếu xét ở điều kiện đẳng áp P
1
,trong khoảng từ m đến n,hệ ở trạng thái rắn.Tại
điểm n nếu hệ được cấp nhiệt (ở P và T không đổi ),trạng thái rắn sẽ hóa lỏng (nóng
chảy ),do đó quá trình nóng chảy đang xẩy ra,hệ tồn tại 2 pha rắn và lỏng.
Khi quá trình nóng chảy hoàn thành ,hệ chỉ còn một pha lỏng.Từ bên phải n đến
bên trái điểm P,hệ tồn tại ở pha lỏng.Tại điểm P,nếu được cấp nhiệt (ở P và T không
đổi),chất lỏng sôi và bay hơi .Khi quá trình sôi đang diễn ra,hệ gồm 2 pha lỏng và
hơi,khi quá trình sôi hoàn thành,hệ chỉ còn 1 pha hơi từ bên phải điểm P,nếu nhiệt
độ tăng,ta có hơi quá nhiệt.
Vùng “gfph” thường được xác nhận bằng thực nghiệm,đó là một vùng đặc biệt
xung quanh điểm tới hạn C,ở đó chất đặc quánh không phải hơi thông thường mà
cũng không phải là lỏng,đó là chất lưu đặc quánh (densen fluid).
14
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
14
14
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Trong thực tế chúng ta thường gặp hỗn hợp nhiều chất chứ không phải lúc nào

Trong tính toán cho hệ nhiều cấu tử hydrocacbon người ta thường dùng các thông
số giả tới hạn theo qui tắc Kay :
16
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
16
16
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
P
gth
=
T
gth
=
Trong đó :
P
gth
: áp suất giả tới hạn của hỗn hợp
P
th.i
: áp suất tới hạn của cấu tử i
T
ght
: nhiệt độ giả tới hạn của hỗn hợp
T
th.i
: nhiệt độ tới hạn của cấu tử i
X
i
: phần mol của I trong hỗn hợp
Đối với nhiệt độ tới hạn thực,cần dùng công thức sau :

Propan 2.2 9.5 2.3 55.0
n-butan 1.9 8.5 1.8 49.0
i-butan 1.8 8.4 1.8 49.0
n-pentan 1.5 8.3 1.8 49.0
i-pentan 1.4 8.3 1.8 49.0
n-hexan 1.2 7.7 1.8 49.0
Etylen 3.1 32.0 3.0 80.0
Propylen 2.4 10.3 2.1 53.0
H
2
S 4.3 45.5 2.1 53.0
1.2.9Hệ số nén
Đối với hỗn hợp khí lý tưởng thì các phân tử của nó không tương tác lẫn
nhau.Trong trường hợp này thì áp suất (P) thể tích (V) và nhiệt độ (T) đối với
những phân tử có tương quan bằng phương trình trạng thái :
P.V = n.R.T (1.1)
Trong đó R là hằng số khí lý tưởng.
Khí đồng hành là khí thực do đó chỉ áp dụng phương trình trên cho khí đồng
hành ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ cao.Với áp suất cao ,nhiệt độ thấp thì giữa
các phân tử khi có sự tương tác lẫn nhau ,thể tích riêng của phân tử đáng kể so với
thể tích khối khí .Phương trình trạng thái của khí thực sự là cần tìm là :
F(V,P,T,n) = 0
Để mô tả phương trình người ta đưa hệ số hiệu chỉnh hay còn gọi là hệ số nén
(Z).
P.V =Z.n.R.T (1.2)
Trong đó : Z
Trong đó : V
th
:thể tích của khí thực
V

Nếu toàn bộ lượng nước do phản ứng cháy sinh ra tồn tại ở thể lỏng thì Q
t
được
gọi là nhiệt cháy trên(nhiệt trị cao).Nếu nước do phản ứng cháy sinh ra tồn tại ở thể
hơi thì Q
d
được gọi là nhiệt cháy dưới (nhiệt trị thấp).
Đối với hỗn hợp khí , nhiệt cháy được tính bằng phương trình :
Q
hh =
Trong đó đối với nhiệt trị tính theo khối lượng thì :
Qi- nhiệt trị khối lượng (KJ/Kg) của khí i
Xi- phần khối lượng của khí i trong hỗn hợp
Xi =Mi/ (với Mi là khối lượng khí i trong hỗn hợp nhiên liệu)
Đối với nhiệt cháy theo thể tích , thì :
Qi- nhiệt trị thể tích (KJ/m
3
) hay (MJ/m
3
) của i
Xi- phần trăm thể tích (hay % mol) của khí I trong hỗn hợp nhiên liệu.
Trong bảng 1.5 trình bày nhiệt cháy thể tích và nhiệt cháy khối lượng của một số
khí.
19
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
19
19
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.4 Nhiệt cháy dưới của số khí(ở 1atm)
Khí

4
H
10
(khí) 121.426 49.396
i-C
4
H
10
(lỏng) 27621 49.044
n-C
4
H
10
(khí) 121.799 49.540
n-C
4
H
10
(lỏng) 28718 490158
i-C
5
H
12
(khí) 149.319 48.931
i-C
5
H
12
(lỏng) 30333 48.579
n-C

khai thác mỗi tấn dầu thu được khoảng 180m
3
khí đồng hành.
20
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
20
20
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.5 :Thành phần tiêu biểu khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ.
Cấu tử CH
4
C
2
H
6
C
3
H
8
i-C
4
H
10
n-C
4
H
10
C
5
H

1.1.2 Các vấn đề kĩ thuật đối với khí đồng hành Mỏ Bạch Hổ
- Tách lỏng tự do ( dầu và nước muối) và các chất rắn cuốn theo để tránh cản trở
dòng chảy,ăn mòn,bào mòn làm rỗ bề mặt kim loại đối với đường ống thiết bị
và gây ách tắc dòng chảy.
- Tách loại nước ra khỏi khí nhằm tránh : ăn mòn ,tạo hydrate ,ách tắc dòng chảy
,giảm nhiệt trị của khí ,đông đặc trong các thiết bị hoạt động lạnh sâu.
Đối với quá trình vận hành chuyển khí giới hạn của hàm lượng nước là
3.17Kg/10
6
std m
3
(tương đương 3.17 mg /std m
3
).thành phần và tính chất khí
đồng hành của Mỏ Bạch Hoorsau xử lý kĩ thuật ,mẫu khí về bờ để phân tích
bằng sắc kí (bảng 1.8).
21
GVHD: Nguyễn Danh Nhi
21
21
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Bảng 1.6 : Thành phần khí cao áp và thấp áp vào CNG (% mole).
Dòng khí Cao áp (CTP-2) Thấp áp (CTP-2)
CO
2
0.01418 0.01358
N
2
0.01908 0.04628
C

+ 2.3 DMC
4
0.04355 0.10218
2MC
5
0.17083 0.38115
3MC
5
0.082113 0.17513
n-C
6
0.030753 0.59445
2.2 DMC
5
0.00345 0.00583
McyC
5
0.06033 0.1086
2.4DMC
5
0.00505 0.0092
2.2.3 TMC
4
0.00068 0.00135
Benzen 0.05448 0.0739
3.3 DMC
5
0.00233 0.00345
C
y

5
0.02348 0.02953
n-C
7
0.19833 0.2009
McyC
6
0.09718 0.09598
C
8
0.20385 0.12518
Toluen 0.03478 0.01653
n-C
8
0.14428 0.05685
C
9
0.2245 0.0557
n-C
9
0.09753 0.00985
C
10
0.12703 0.00615
n-C
10
0.06248 0.00105
C
11
0.06335 0.0001

12.697 12.636
C
3
7.191 7.270
i-C
4
1.617 1.678
n-C
4
2.321 2.446
i-C
5
0.605 0.679
n- C
5
0.662 0.763
C
6
0.442 0.587
C
7
0.0183 0.286
C
8
+
0.056 0.125
C
9
0.00 0.00
C

24
24
Nguyễn Tiến Mạnh Lớp Lọc Hóa Dầu K53
Giàn nén khí trung tâm dược lắp đặt gồm Giàn Công Nghệ Trung Tâm Số 2( viết
tắt là CCPP-2),nhằm giải quyết việc xử lý sơ bộ khí đồng hành được thu gom từ các
giàn khai thác của mỏ Bạch Hổ,sau đó bơm khí vào bờ qua đường ống đường kính
16” để cung cấp khí đồng hành cho nhà máy xử lý khí Dinh Cố.
Giàn CCP có công suất thiết kế là 8.1 triệu Nm
3
khí/ngày trong đó 4.1 triệu
Nm
3
/ngày đưa vào bờ ,còn 4 triệu Nm
3
/ngày dùng cho gaslift để khai thác
dầu tại mỏ Bạch Hổ.
Các qui trình giàn nén khí trung tâm là:
1-Loại nước , condensat và nén khí
2-Xử lý condensate
3-Đo condensate và khí.
4-Xử lý nước thải (trước khi xả xuống biển)
2.1.2.Sơ đồ tổng quát giàn nén khí trung tâm CCP (xem h…nh 2.1)
2.2 Mô tả các cụm thiết bị chính của giàn CCP
2.2.1 Hệ thống nén khí áp suất thấp (LP)
Khí áp suất thấp từ giàn công nghệ trung tâm số 2(CCP-2) được thu gom về
CCP qua đường ống dẫn 16” đi vào bình lọc phần hút của cụm LP( 1-V-254)để tách
chất lỏng cuốn theo trước khi đi vào máy nén cáp 1(1-K251) máy nén khi áp suất có
các thông số kĩ thuật thiết kế như sau:
- Lưu lượng khí : 10518 Kg/giờ tại phần hút cấp 1
17077 Kg/giờ tại phần hút cấp 2