1
CÔNG NGHỆ
CHẾ BIẾN KHÍ
Trường Đại học Công nghiệp
TS. Nguyễn Mạnh Huấn
2
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
Xử lý khí Tách chiết
NGL
Ổn đònh hóa Xử lý sản phẩm
- Dehydrat hóa
- Làm sạch
-
Hấp phụ
-
Hấp thụ
-
Ngưng tụ
-
Tách
metan
-
Tách
etan
-
Dehyderat hóa
-
Ngọt hóa:
+ Loại H

4
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
•
Công nghệ xử lý:
- Hàm lượng không đáng kể một số hợp chất làm thay đổi cơ bản lựa chọn dung
môi hoặc quá trình làm sạch khí.
- H
2
S:CO
2
trong khí nguyên liệu có ý nghóa quan trọng trong việc chọn quá
trình và công nghệï làm sạch nguyên liệu và khả năng tận dụng sản phẩm:
+ Phương pháp Clause: xử lý khí chua với hàm lượng H
2
S > 15% t.t. Trong một
số sơ đồ Clause hàm lượng H
2
S trong khí chua đạt tới > 50% t.t., H
2
S:CO
2
> 1.
+ [H
2
S] và [CO
2
] thấp ⇒ làm sạch chọn lọc, nhận khí chua có [H
2

2
]= 1-2% t.t, mercaptan = 1,5-5 mg/m
3
, tổng S=22-228
mg/m
3
)
6
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
•
Phương pháp hấp thụ:
1) Hấp thụ hóa học:
+ Dung môi: dung dòch nước ankalamin: MEA, DEA, diglicolamin (DGA) ,
+ Cơ sở: phản ứng hóa học của các hợp chất chua với ankalamin.
+ Đặc điểm:
- Làm sạch đến mức tinh H
2
S và CO
2
ở các áp suất và hàm lượng của chúng
trong nguyên liệu khác nhau;
- Độ hòa tan của H/C không cao.
- Công nghệ và thiết bò đơn giản và độ tin cậy cao.
7
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
+ Khuyết điểm:

- Làm sạch hoàn toàn H
2
S, CO
2
, RSH, COS và CS
2
trong khí với nồng độ cao;
- Không tạo bọt và không ăn mòn thiết bò,
- Chất hấp thụ có nhiệt độ đóng băng thấp.
- Khi hàm lượng tạp chất cao đòi hỏi đầu tư và chi phí sản xuất thấp hơn so với quá trình
hấp phụ hóa học amin,
- Hoàn nguyên không cần phải gia nhiệt mà nhờ hạ P.
+ Khuyết điểm: dung môi hấp phụ tốt H/C.
9
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
3) Hấp thụ bằng dung môi hỗn hợp
+ Dung môi: d.d alkanamin + dung môi hữa cơ - sunfolan, metanol
+ Cơ sở: hấp thụ vật lý bằng d.m hữu cơ và tương tác hóa học với
alkanamin.
+ Ưu điểm về hấp thụ hóa học và vật lý.
Ứng dụng để làm sạch đến mức tinh H
2
S, CO
2
, RSH, COS và CS
2
.
+ Khuyết điểm: dung môi hấp thụ tốt H/C (đặc biệt H/C thơm) ⇒ hạn

Selexol DMEPEG
Carbonat
hoạt hóa,
nóng
Dung dòch cacbonat
nóng +
1,8% DEG (phụ gia
hoạt hóa)
Purizon N,N-metylpyrolidon (NMP)
Sunfinol Diisopropanolamin + sunfolan
Rektizon Metanol (ở nhiệt độ thấp)
Bảng 1: Một số phương pháp làm sạch khí
11
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
•
Tiêu chuẩn chính chọn chất hấp thụ và quá trình :
+ C
đầu
và C
cuối
của các chất chua; P
hệ
- Áp suất riêng phần ban đầu: quyết đònh số vòng tuần hoàn của chất thụ (chi phí riêng của
chúng).
- Áp suất riêng phần cuối phụ thuộc vào:
* Mức tuần hoàn chất hấp thụ
* P cân bằng của khí trên dung dòch
* Nhiệt độ.

S = 0,002 MPa
T
hấp thụ
= 35-45
o
C.
13
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
II. Làm sạch khí bằng dung môi alkanamin
•
Với áp suất riêng phần khí chua thấp khả năng hấp thu của chất hấp thụ ankalamin đối với H
2
S và CO
2
cao,
hấp thụ hóa học cạnh tranh được với dung môi vật lý.
•
Tính chất hóa lý của các dung môi alkanamin:
MEA DEA DIPA DGA
Phân tử lượng 61 105,1 133,2 105,1
Tỷ trọng, kg/m
3
1018 1090 989 1055
Nhiệt độ sôi(
o
C ), ở áp suất (Pa):
110 171 - 248,7 221
660 100 187 167 -

2
S với MEA:
2RNH
2
+ H
2
S = (RNH
3
)
2
S
(RNH
3
)
2
S + H
2
S = 2 RNH
3
HS
CO
2
+ 2 RNH
2
+ H
2
O = (RNH
3
)
2

2
S và CO
2
).
15
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
1. Quá trình làm sạch MEA
-
[MEA] < 15-20% t.t.,
-
khi bão hòa khí chua ⇒ dung dòch có hàm lượng khí chua cao hơn ⇒ tăng tốc độ ăn mòn kim loại ⇒
hạn chế hiệu quả quá trình hấp thụ
•
- Sử dụng chất ức chế ⇒ tăng [MEA] đến 30% ⇒ tăng hiệu quả
•
- Khi thiết kế: hàm lượng khí chua trong dung dòch rời khỏi mâm dưới < 65-70% so với hàm lượng cân
bằng ⇒ mức bão hòa < 0,3-0,4 mol/mol MEA.
- Sau này mức bão hòa đạt 0,6-0,7mol/mol MEA ⇒ sử dụng thép hợp kim hoặc chất ức chế ăn mòn
•
Ứng dụng: làm sạch H
2
S và CO
2
với P
H2S
và P
CO2
< 0,6-0,7 MPa.

2
và SO
3
) tương tác với MEA tạo hỗn hợp không hoàn nguyên ⇒
ầu độc chất hấp thụ, tăng tạo bọt và hoạt tính ăn mòn; Đ
⇒ Không được ứng dụng nếu khí chứa COS và CS
2
;
•
- Hấp thụ mercaptan và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ kém;
•
- Có H/C béo, sulfur sắt, tiosunfit và chất ức chế ⇒ tạo bọt của chất hấp thụ tăng.
•
- Lượng MEA phân hủy do tương tác không thuận nghòch:
3,35 kg/1000 m
3
CO
2
; 1 kg/1m
3
COS; 1kg/1m
3
CS
2

(DEA: 3,68 kg/1000m
3
CO
2
; DEA không phản ứng với COS và CS

20 ÷ 30%k.l
+ [khí chua] trong d.d.= 0,05-0,08 m
3
/lit : d.d. 20-25% DEA
+ [khí chua] trong d.d. = 0,14-0,15 m
3
/lit : d.d. DEA 25-27%;
+ [khí chua] trong d.d.= 0,15-0,17 m
3
/lit: d.d. DEA 25-30%, mức bão hòa đạt 1÷1,3 mol/mol DEA
(MEA: 0,3-0,4 mol/mol).
•
Ưu điểm:
+ làm sạch đến mức tinh H
2
S và CO
2
với sự hiện diện của COS và CS
2
;
+ d.d. DEA bền vững hóa học và dễ hoàn nguyên,
+ DEA : áp suất hơi bão hòa thấp;
+ công nghệ và thiết kế đơn giản và độ tin cậy cao;
+ hấp thụ T cao hơn quá trình MEA 10-20
o
C ⇒ ngăn ngừa tạo bọt mạnh khi khí chứa H/C nặng
với hàm lượng cao.
19
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí

, COS và RSR.
•
- Hoạt độ đối với CO2 < so với MEA.
- Loại 40-50% COS và RSR.
•
- Tương tác với CO
2
, COS và RSR tạo hợp chất dễ hoàn nguyên, ⇒ phân huỷ DIPA
do tương tác ít hơn so với MEA
⇒ Chi phí hơi nước cho hoàn nguyên hai lần ít hơn (khoảng 1kg/m
3
khí chua).
•
- Có thể dùng thép cacbon chế tạo thiết bò.
•
- Sơ đồ công nghệ tương tự MEA và ADIP ⇒ dễ dàng chuyển sang làm việc với
ADIP.
21
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
•
Thông số công nghệ của thiết bò sau khi thay MEA bằng ADIP
Quá trình MEA ADIP
Công suất nguyên liệu, ngàn m
3
/giờ 156,25 156,25
Thể tích dung môi tuần hoàn, m
3
/giờ 162 126

•
+ Tương tác với CO
2
, COS, CS
2
và mercaptan ⇒ hợp chất dễ hoàn nguyên (hoạt độ
DGA đối với CO
2
cao hơn so với MEA). Mức độ loại CO
2
, COS, CS
2
và mercaptan cao.
•
+ Mức bão hòa d.d. DGA: 40-50 lit/lit dung dòch (30-35 lit/lit MEA).
•
Ứng dụng khi [khí chua] = 1,5-8%.
•
Hoà tan hydrocarbon và ăn mòn thiết bò tương tự MEA và DEA.
•
Hoàn nguyên: 13-17 kPa
T
dưới
= 160-170
o
C.
•
Sơ đồ công nghệ và chế độ làm việc tương tự MEA.
Thay thế MEA bằng DGA: làm giảm 25-40% chi phí riêng chất hấp thụ và chi phí
nhiệt, điện.

3
/năm 77,6 56,9
(DEA - 35,6%; MEA - 64,4%)
24
Cơng nghệ chế biến khí
Cơng nghệ chế biến khí
CHƯƠNG 4. LÀM SẠCH KHÍ
III. Làm sạch khí bằng dung môi vật lý và tổng hợp
•
Các chất hấp thụ:
+ Có nhiệt hòa tan thấp
+ Khả năng hấp thụ khí chua và các tạp chất khác cao.
•
Khả năng hấp thụ phụ thuộc vào p
khí chua
.
+ p
khí chua
t
hấp
khả năng hấp thu rất thấp.
+ p
khí chua
> 5MPa: dung môi vật lý có ưu thế
+ Hấp thụ vật lý: hữu hiệu ở p
thấp
nếu T
thấp
( < - 70
o

2
/giây 6,64.10-6
Tỷ trọng ở 20
o
C, kg/m
3
1200
Áp suất hơi bão hòa ở 27
o
C, Pa 0,666
•
Propylencarbonat:
+ Hòa tan tốt H
2
S, CO2, COS, CS2, RCH và H/C,
+ n mòn yếuĂ đối với thép cacbon thông thường,
+ Bền hóa học trong điều kiện phản ứng,
+ Áp suất hơi bão hòa thấp.