Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
LỜI MỞ ĐẦU
Nghành công nghiệp dầu khí Việt Nam tuy còn non trẻ nhưng đã không ngừng
vươn lên và đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước. Hiện nay có rất
nhiều công ty dầu khí nước ngoài cùng với các công ty trực thuộc Tập đoàn dầu khí
quốc gia Việt Nam đang tham gia vào các dự án đầu tư trong nước và quốc tế, bên
cạnh đó là nhà máy lọc hoá dầu Dung Quất đang đi vào hoạt động cùng với dự án nhà
máy lọc dầu Nghi Sơn đang được khởi công xây dựng, đã khẳng định một tiềm năng
phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam.
Dầu thô được khai thác trên các mỏ của Viêt Nam là dầu có hàm lượng parafin tương
đối cao, độ nhớt , nhiệt độ đông đặc cao nên việc khai thác vận chuyển gặp nhiều khó
găn đòi hỏi phải sử lý nhiều sự cố kỹ thuật xảy ra trên đường ống vận chuyển. Với
mục đích áp dụng lý thuyết và thực tế sản xuất trong quá trình thu gom, vận chuyển
hỗn hợp dầu khí, được sự đồng ý của bộ môn Thiết bị dầu khí và công trình , trường
đại học Mỏ – Địa chất em đã được giao đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ TÁCH
PHA, TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CHO BÌNH TÁCH” trong đề
tài này, việc nghiên cứu các thiết bị tách pha thực chất là đi nghiên cứu các bình tách
trong giai đoạn tách sơ bộ dầu thô từ vỉa, nhằm đáp ứng nhu cầu công nghệ cho hệ
thống thu gom và xử lý. Mục đích cơ bản của đề tài là tìm ra các thông số kỹ thuật cơ
bản của bình tách như: kích thước, thời gian lưu, tính toán bền, khối lượng bình, diện
tích mặt sàn lắp đặt. Bên cạnh đó nghiên cứu các phương pháp tách dầu từ hỗn hợp
khí, cấu tạo của thiết bị bình tách dầu khí, nguyên lý hoạt động, các yếu tố ảnh hưởng
tới hiệu quả, công suất tách của bình tách dầu khí, đưa ra các phương pháp nhằm
nâng cao hiệu quả cho thiết bị tách.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Lê Đức Vinh và các thầy trong bộ môn
Thiết bị dầu khí và Công trình, và với sự giúp đỡ của các cán bộ trong Xí nghiệp
khai thác thuộc XNLD Vietsovptro, cùng với những nổ lực của bản thân em đã hoàn
thành bản đồ án này, tuy nhiên kinh nghiệm cũng như thời gian và mức độ tài liệu
còn nhiều hạn chế nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp.
đồng tìm kiếm thăm dò khai thác ở nước ngoài như: Lô Madura 1 và 2 ở Inđônêxia,
lô PM 304 và SK-305 ở Malayxia… và còn tìm kiếm các cơ hội ở các nước khác
thuộc khu vực châu Phi, Nam Mỹ…
Hiện nay đang khai thác tại 9 mỏ trong và ngoài nước: Bạch Hổ, Rồng, Đại
Hùng, PM3-CAA/Cái nước, Hồng Ngọc, Rạng Đông, Lan Tây-Lan Đỏ, Tiền Hải C,
Sư Tử Đen, Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây, Cendoz thuộc lô PM-304 ở Malayxia.
Sản lượng khai thác trung bình của tập đoàn khoảng 350.000 thùng dầu
thô/ngày và 18 triệu m
3
khí/ngày, tính tới hết tháng 12/2006 đã khai thác trên 235
triệu tấn quy dầu trong đó dầu thô đạt trên 205 triệu tấn, thu gom vận chuyển vào bờ
và cung cấp 30 tỷ m
3
khí cho sản xuất điện đạm và các nhu cầu dân sinh khác.
Mỏ Bạch Hổ nằm ở bể Cửu Long cách thành phố Vũng Tàu 120km về phía
Đông Nam, cấu tạo này do Mobil phát hiện trên cơ sở tài liệu địa chấn 2 chiều (2D),
và phát hiện dầu khí đầu tiên vào tháng 3 năm 1975 bởi giếng khoan Bạch Hổ 1 (BH-
1) bằng tàu khoan Glomar 2.
2
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
Ngày 26/6/1986, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã khai thác tấn dầu đầu
tiên từ mỏ và từ 6/9/1998 khai thác thêm tầng dầu trong móng granit nứt nẻ ở các độ
sâu khác nhau. Đây là mỏ dầu lớn nhất Việt Nam hiện nay, bao gồm nhiều thân dầu:
Miocene dưới, Oligocene và đá móng nứt nẻ Đệ Tam.
Hiện nay phương pháp khai thác chủ yếu đang áp dụng ở mỏ Bạch Hổ là
phương pháp tự phun, phương pháp khai thác Gaslift và phương pháp khai thác dầu
bằng máy bơm ly tâm điện chìm (chỉ sử dụng ở giàn RP-1).
Tốc độ khai thác dầu ở mỏ Bạch Hổ ngày càng tăng, năm đầu tiên (1986) khai
thác 40.000 tấn. Đến ngày 16/9/1998, Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro đã khai thác
khoan cố định, 2 giàn công nghệ trung tâm, 9 giàn nhẹ, 3 giàn bơm ép nước, 4 trạm
rót dầu không bến, 2 giàn nén khí và 2 giàn tự nâng, với 330 km đường ống dưới
biển, 17 tàu dịch vụ các loại trong đó có 2 tàu hiện đại có sức nâng 1200 tấn và một
căn cứ dịch vụ trên bờ với 10 cầu cảng dài tổng cộng 1.300 m, trong đó có cầu cảng
3
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
có trọng tải 10.000 tấn, có hệ thống kho có khả năng chứa 38.000 tấn/năm, 60.000 m
2
bãi cảng, năng lực hàng hoá thông qua 12.000 tấn/năm.
Hiện nay, khi các mỏ dầu củ đã được khai thác nhiều năm, giảm dần về sản
lượng thì việc tìm kiếm những mỏ dầu khí mới và áp dụng kỹ thuật hiện đại để gia
tăng sản lượng hết sức quan trọng. Vì vậy công tác tìm kiếm thăm dò những mỏ dầu
khí mới được đẩy mạnh bao gồm khoan khai thác 12 giếng gồm 51.150 m khoan sâu
trong lòng biển, sửa chửa 35 giếng. Liên doanh đã xây dựng kế hoạch, áp dụng các
giải pháp điều chỉnh khai thác làm cho trạng thái khai thác tầng móng vòm trung tâm
Bạch Hổ khá ổn định, đảm bảo áp suất vỉa ở độ sâu 3.050 m.
Theo kế hoạch giai đoạn 2006-2010, Xí nghiệp Liên doanh dầu khí
Vietsovpetro phấn đấu gia tăng trữ lượng 52 triệu tấn dầu thô với 20 giếng khoan tìm
kiếm, vận chuyển vào bờ 6,5 tỷ m
3
khí. Khoan 64 giếng khoan khai thác. đưa vào sử
dụng 7 công trình biển, 3 công trình đầu tư lớn.
1.2. Giới thiệu chung về quá trình sử lý sản phẩm khai thác.
Sản phẩm khai thác từ các giếng dầu khí là sản phẩm hỗn hợp bao gồm: dầu,
khí, nước và các tạp chất khác. Chính vì vậy chúng ta phải tiến hành sử lý sản phẩm
ngay tại dàn nhằm đáp ứng các yêu cầu đối với từng loại sản phẩm, quá trình sử lý
sản phẩm khai thác thực chất là quá trình tách pha, đối với pha khí sau khi ra khỏi
thiết bị tách sơ bộ vẫn còn mang theo các thành phần nặng, mang theo hơi nước
v.v… do vậy cần phải sử lý để thu hồi các thành phần nặng đó, tách nước ngưng tụ
+ Đường dẫn về bình đo.
- Các đường phụ trợ: Đường dập giếng, đường tuần hoàn thuận, đường tuần
hoàn nghịch.
Ngoài ra trên Block này còn được lắp đặt:
- Bình tách 16 m
3
- Bình Gaslift.
- Hệ thống vận chuyển: dầu thô, nước ép vỉa giữa các giàn và chuyển dầu ra
tàu chứa.
b. Block Modun N
0
/3.
Được lắp đặt các hệ thống sau:
* Bình HГC (bình tách áp suất cao; bình 25 m
3
):
+ Thể tích 25 m
3
.
+ Áp suất giới hạn 22 KG/cm
2
.
+ Áp suất làm việc 7 – 12 KG/cm
2
.
* Bình Bufe (bình tách áp suất thấp, bình 100 m
3
, bình E
1
):
● Áp suất thử làm việc: 57,2 KG/cm
2
.
● Áp suất thử: 72KG/cm
2
.
● Áp suất van an toàn: 63 KG/cm
2
.
+ Hệ thống tuốc bin đo dầu và khí.
5
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
+ Hệ thống gọi dòng.
+ Bình sấy áp suất cao và khí sấy áp suất thấp.
d. Block Modun N
0
/5.
Được lắp đặt các hệ thống sau:
- Hệ thống bơm ép nước và các thiết bị pha hoá phẩm cho công nghệ bơm ép
nước và xử lý vùng cận đáy giếng.
- Hệ thống tủ TKS điều khiển tự động bằng thuỷ lực.
- Xưởng cơ khí.
e. Block Modun N
0
/6.
Lắp đặt các hệ thống sau:
- Các thiết bị phụ trợ.
- Các máy bơm phục vụ cho công nghệ bơm ép nước.
- Hệ thống máy nén khí để duy trì áp suất cho hệ thống tự động trên giàn.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
+ Áp suất thấp nó đưa ra pakel đốt.
c. Đối với giếng làm việc bình thường.
Sản phẩm đi ra khỏi miệng giếng qua đường làm việc chính vào bình tách HГC
25 m
3
:
- Dầu tách được sẽ chuyển sang bình 100 m
3
tách tiếp, sau đó được bơm ra tàu
chứa, còn khí được đưa lên bình sấy áp suất thấp.
- Khí tách sẽ được chuyển sang bình tách tia (bình condensate):
+ Dầu thu được đưa về bình tách HГC hoặc bình 100 m
3
.
+ Khí đưa ra pakel đốt.
Trường hợp giếng có áp suất thấp, sản phẩm theo đường xả về bình 100 m
3
để
tách.
● Những đặc điểm chung.
Tất cả các bình trong hệ thống đều làm việc trong khoảng áp suất và mức dầu
quy định, nó được bảo vệ bằng hệ thống tự động và bằng van an toàn đặt trên nóc
bình.
- Nếu áp suất trong bình vượt quá giới hạn thì van an toàn nổ và xả áp suất
theo đường dẫn tới pakel đốt. Khi áp suất giảm tới giới hạn làm việc của bình thì van
tự động đóng lại.
- Trên đầu ra của dầu và khí từ các bình đều lắp hệ thống van ‘min’ để tự động
điều chỉnh mức dầu khí và áp suất trong bình.
F
E
2
E
1
D
C
A
B
P
1
P
2
P
b
P
b
P
1
P
3
P
4
P
5
T
R
1. Khí tách bậc
1 đã giản nở
2. Khí tách bậc
BT1
Dầu vỉa
Dầu
Dầu
Khí
tách
Khí
tách
trước
độ
giản
nở
T
R
P
2
T
R
Hỡnh II.1. Quan h th tớch trong vựng hai pha
Tỏch theo cp l quỏ trỡnh trong ú cỏc hydrocacbon khớ v lng c tỏch
thnh pha lng v pha hi bi hai bỡnh tỏch tr lờn, cỏc bỡnh tỏch ny thng c
vn hnh hng lot v ni tip nhau. Mi iu kin ỏp sut v nhit m ti ú
hydrocacbon c tỏch gi l cp tỏch, quỏ trỡnh tỏch 3 giai on c mụ t trong
hỡnh II.2.
8
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
KhÝ
y
i
hỗn hợp hydrocacbon thành ba nhóm như sau:
- Nhóm cấu tử dễ bay hơi nhất (nhẹ), như Nitrogen, Methane và Ethane.
-Nhóm các cấu tử có khả năng bay hơi trung bình, như Propane đến Hexane.
-Nhóm các cấu tử kém bay hơi nhất, như Heptane và các cấu tử nặng hơn.
Trong tách vi phân, khí tách ra (phần hình thành chủ yếu bởi các cấu tử nhẹ
hơn) cách ly không cho tiếp xúc với dầu khi áp xuất giảm. Khi tách theo phương thức
này lượng cấu tử nặng và trung bình được giữ lại trong pha lỏng là lớn nhất và mức
độ hao hụt dầu là nhỏ nhất, do đó hiệu suất thu hồi dầu cao hơn.
Trong quá trình tách tiếp xúc (cân bằng), khí tách ra vẫn tiếp xúc với dầu cho
tới khi chúng được đưa ra cùng một lúc tại áp suất tách cuối cùng (chất lưu giếng
chảy qua thành hệ, ống khai thác, van, bộ điều chỉnh giảm áp và đường ống bề mặt).
Do đó, có nhiều cấu tử nặng và trung bình có mặt trong pha khí dẫn đến sự co ngót
dầu lớn. Vì vậy quá trình này có khả năng thu hồi dầu thấp.
Khi chất lưu đi qua bình tách, áp suất bị giảm đi, dầu và khí được tách khỏi
nhau và thoát ra theo các đường riêng. Đó là sự tách vi phân.
Bởi vậy, mục đích của quá trình tách theo bậc là để từng bước giảm áp suất của
dòng dầu khai thác sao cho dầu thu hồi dược nhiều hơn. Các tính toán quá trình tách
được thực hiện chủ yếu để xác định:
-Điều kiện tách tối ưu: áp suất và nhiệt độ.
9
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
-Thành phần pha khí và pha dầu.
-Tỉ lệ khí - dầu khai thác.
-Tỉ trọng API của dầu.
Trong trường hợp áp suất tách cao, phần lớn các cấu tử nặng sẽ nằm lại trong
pha lỏng tại bình tách và bị mất mát cùng với các cấu tử có giá trị khác. Ngược lại
nếu áp suất thấp, sẽ có nhiều cấu tử nhẹ bị thoát khỏi pha lỏng và cuốn theo một
lượng lớn các cấu tử nặng và trung bình. Cần chọn một áp suất trung gian gọi là áp
suất tối ưu ta có:
bình tách. Hơn nữa, việc sử dụng các thiết bị để tách khí không hoà tan khỏi dầu là
rất cần thiết trước khi dầu ra khỏi bình tách.
● Tách khí khỏi dầu.
Các tính chất hoá học và vật lý của dầu và điều kiện về nhiệt độ, áp suất của
chúng quyết định lượng khí mà nó chứa đựng trong lưu chất. Tỷ lệ tại đó khí giải
phóng ra khỏi một lượng dầu đã cho là một hàm số với biến số là nhiệt độ và áp suất.
Thể tích khí thoát ra khỏi dầu thô trong bình tách phụ thuộc vào:
- Tính chất lý hoá của dầu thô.
- Áp suất làm việc.
- Nhiệt độ làm việc.
- Tốc độ chảy qua bình.
- Kích cỡ và hình dáng của bình tách và một số yếu tố khác.
Tốc độ chảy trong bình và chiều sâu mực chất lỏng trong bình tách quyết định
thời gian lưu giữ của dầu, thời gian lưu giữ từ 1 ÷ 3 phút nhìn chung tương xứng để
đạt được hiệu quả tách cao trừ khi tách dầu có chứa bọt khí. Khi tách dầu sủi bọt, thời
gian lưu giữ có thể tăng từ 5 ÷ 20 phút tuỳ thuộc vào sự ổn định của bọt và thiết kế
của bình tách. Trong quá trình tách dầu khí, để tách khí không hoà tan bị giữ lại trong
dầu bởi độ nhớt và ứng suất bề mặt dầu người ta sử dụng các phương pháp như: rung
động, nung nóng, va đập, tấm ngưng và các vật liệu lọc.
● Tách nước khỏi dầu.
Việc tách nước khỏi dung dịch dầu mỏ có tác dụng: tránh được sự mài mòn hệ
thống thu gom sử lý và sự tạo thành nhũ tương không thấm (làm khó khăn cho việc
phân giải dầu và nước). Nước có thể được tách từ dầu ở bình tách ba pha trong
trường hợp sử dụng tách hoá học và tách trọng lực, nếu bình tách không đủ rộng để
tách một lượng nước tương ứng, nó có thể được tách trong bình tách nước tự do bằng
trọng lực lắp đặt ở trước hoặc sau bình tách. Nếu nước bị nhũ tương hoá thì cần phải
sử dụng các phương pháp khử nhũ để rời các hạt nhũ tương ra khỏi nước.
● Duy trì áp suất tối ưu trong bình tách.
Trong quá trình tách, áp suất phải được duy trì trong bình để chất lỏng có thể
thoát ra đi vào bộ sử lý tương ứng hay hệ thống thu gom chúng. Áp suất được duy trì
2.3.1. Các phương pháp dùng để tách dầu ra khỏi khí.
Những hạt chất lỏng nhỏ còn sót lại trong khi chất lưu đi qua thiết bị tách ban
đầu (khi mà trong bình tách đã phân biệt rõ hai dòng chất lưu khí và lỏng), được tách
lần cuối bằng một thiết bị gọi là bộ phận chiết sương hay màng ngăn. Hơi ngưng tụ
trong khí không thể thu hồi bằng bộ chiết này, hơi ngưng tụ do sự giảm nhiệt độ hoặc
sau khi khí vừa được thu hồi từ bình tách. Bởi khí ngưng tụ có thể có những đặc tính
tự nhiên ở nhiệt độ và áp suất bình tách.
Sự khác nhau về tỷ trọng của chất lỏng và khí có thể hoàn thành việc tách
những hạt chất lỏng còn lại trong khí khi mà tốc độ dòng khí chậm vừa phải để hoàn
thành sự tách, người ta có thể tính toán và giới hạn vận tốc của khí trong bình tách để
đạt được hiệu quả tách hoàn toàn khi không có bộ chiết sương. Tuy nhiên, theo công
dụng thì các bộ chiết sương lắp trong bình tách để hỗ trợ thêm công việc tách và giảm
thấp nhất lượng chất lỏng bị khí mang theo.
Các phương pháp sử dụng để tách dầu ra khỏi khí là: Sự khác nhau về tỷ trọng.
Sự va đập. Thay đổi hướng dòng chảy. Thay đổi tốc độ dòng chảy. Dùng lực ly tâm.
Sự đông kết và lọc.
12
ỏn tt nghip Nguyn Vn Tin
Thit b du khớ K49
B chit sng dựng trong bỡnh tỏch cú nhiu loi khỏc nhau: Hỡnh II.4(b) l s
cu to bỡnh tỏch ng, hỡnh II.4(a) l thit b tỏch sng, hỡnh II.5 l mng ngn
kiu ly tõm, hỡnh II.6 l mng ngn dng li.
S khỏc nhau v t trng (tỏch trng lng).
Khớ t nhiờn nh hn hydrocacbon lng, do s khỏc nhau v t trng v lc hp
dn, nhng phn t hydrocacbon lng l lng trong dũng khớ t nhiờn s thoỏt khi
dũng khớ nu nh vn tc dũng khớ chm va phi. Nhng ht ln s lng xung
nhanh hn v nhng ht nh s lng xung chm hn.
iu kin ỏp sut v nhit chun, nhng ht hydrocacbon lng cú t trng
t 400 1600 ln so vi khớ t nhiờn. Khi ỏp sut v nhit tng lờn thỡ s khỏc
nhau v t trng s gim xung, ỏp sut lm vic 53 at t trng hydrocacbon lng
ỏn tt nghip Nguyn Vn Tin
Thit b du khớ K49
A
Van an toàn
Van an toàn
Đường khí ra
Màng ngăn
Cửa vào
Thiết bị
tách cửa
vào
ống chỉ
mức cân
bằng thuỷ
tĩnh
Đồng hồ đo áp
Đường dầu
Hộp bảo
vệ phao
Mặt cắt A - A
Đường xả cặn
Van dầu
A
Hỡnh II.4(b). S cu to bỡnh tỏch ng
14
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
Hình II.5. Bình tách hai pha sử dụng phương pháp lực ly tâm
15
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
của bình tách, khi tăng vận tốc của dòng khí, do lực quán tính nhỏ nên pha khí vượt
lên trước và tách khỏi pha dầu. Hình II.4(a) là hình vẽ của một màng ngăn kiểu cánh
quạt dùng để thay đổi tốc độ dòng chảy, màng ngăn này được dùng trong bình tách
đứng.
● Dùng lực ly tâm.
Nếu dòng khí có mang theo chất lỏng chảy theo một chuyển động tròn với vận
tốc đủ lớn, lực ly tâm sẽ làm chất lỏng bám vào thành bình. Tại đây chất lỏng ngưng
tụ thành những hạt chất lỏng có kích thước ngày càng lớn dần và cuối cùng chảy vào
khoang chất lỏng phía dưới bình. Phương pháp dùng lực ly tâm là một trong những
phương pháp hiệu quả nhất trong việc tách sương chất lỏng từ khí, hiệu quả của bộ
màng ngăn này tăng khi tốc độ của dòng khí tăng. Vì vậy với cùng tốc tốc độ dòng
chảy vào bình cho trước đối với bình tách ly tâm cần kích thước màng ngăn nhỏ hơn.
Hình II.5 minh hoạ bình tách hai pha nằm ngang sử dụng hai giai đoạn chiết
sương ly tâm để tách sương chất lỏng khỏi khí, thiết bị gây va đập cửa vào là một cái
phễu với những cánh quạt hình xoắn ốc hướng ra ngoài truyền một chuyển động xoáy
cho chất lưu khi chúng đi vào bình tách. Những hạt chất lỏng lớn hơn bị bắn vào vỏ
của bình và rơi xuống khoang chứa chất lỏng, khí chảy vào thiết bị thứ cấp gồm
những cánh quạt hình xoắn ốc hướng vào trong để tăng tốc cho đến khi lên tới 26
m/s. Ở vận tốc này làm cho những hạt sương chất lỏng di chuyển vào tâm của thiết bị
nơi chúng ngưng tụ và tách khỏi khí, khi vận tốc giảm đến 0,7 ÷ 2,7 m/s ở đầu ra của
thiết bị thứ cấp. Dầu được tách từ thiết bị ly tâm sơ cấp chảy từ khoang trên xuống
17
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
khoang dưới qua đường dẫn bên dưới ở bên phải, khoang dưới của bình tách được
chia làm hai ngăn, chất lỏng (dầu thô) được lấy ra từ hai ngăn bằng hai bộ điều khiển
mức chất lỏng và hai van thu hồi dầu.
Bình tách và bình lọc dùng lực ly tâm để thu hồi sương dầu từ khí có thể sử lý một số
lượng khí lớn.
●Sự đông kết.
18
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
- Làm lệch (đổi hướng).
- Nung nóng (phương pháp nhiệt).
- Háo học (hoá chất).
- Lực ly tâm.
● Sự lắng đọng.
Khí chứa trong dầu thô là khí không hoà tan và thường tách khỏi dầu khi có đủ
thời gian để dầu lắng xuống, khi tăng thời gian lưu giữ chất lỏng đòi hỏi phải tăng
kích thước của bình hay độ sâu của mực chất lỏng trong bình tách. Sự tăng độ sâu
mực chất lỏng trong bình tách có thể sẽ không làm tăng sự tách của khí không hoà tan
khỏi dầu bởi vì “sự chồng chất” của dầu sẽ ngăn cản khí nổi lên trên bề mặt chất
lỏng. Việc tách tối đa của khí khỏi dầu đạt được khi phần chứa dầu trong bình tách là
mỏng (tỷ số diện tích bề mặt và thể tích dầu lớn).
● Sự khuấy trộn.
Hiện nay phương pháp khuấy trộn rất cần thiết trong việc thu hồi khí không hoà
tan bị giữ lại do sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu, khi có hoạt động khuấy trộn
trong bình thì thời gian để các bọt khí trong dầu tách ra ngắn hơn nhiều so với không
có hoạt động khuấy. Tuy nhiên, các hoạt động khuấy này cũng được điều chỉnh ở
mức độ thích hợp để không xảy ra phản tác dụng. Mặt khác trong quá trình thiết kế
và lắp đặt các chi tiết bên trong sao cho hợp lý.
● Sự đổi hướng.
Một thiết bị khử khí ở cửa vào như hình vẽ II.8 có thể được lắp đặt ở cửa vào
của một bình tách để hỗ trợ trong việc hướng dòng chất lưu đi vào bình tách không bị
khuấy động mạnh và cũng hỗ trợ trong việc tách khí khỏi dầu. Thiết bị này làm cho
dầu khi đi qua nó sẽ tán xạ hay tạo thành lớp mỏng để khí tách ra khỏi dầu nhanh
hơn, thiết bị này cũng khử sự va đập của chất lỏng ở tốc độ cao vào thành đối diện
của bình tách. Hình II.8 thể hiện hình vẽ của bộ làm lệch hướng dòng chảy được lắp
trong bình tách giữa đầu vào và mức dầu làm cho dầu khi chảy vào đến khoang dầu
Mµng ng¨n
kiÓu ngng
ChÊt láng ®i vµo
Cöa ra cña chÊt láng
Hình II.7. Màng ngăn dạng lưới kiểu ngưng tụ
21
ỏn tt nghip Nguyn Vn Tin
Thit b du khớ K49
Khí ra
''A''
''A''
Bộ chiết
sương
Thiết bị tách
cửa vào
Đĩa làm
lệch
Đầu ra
Mặt cắt A-A
Thiết bị
khử khí
Thiết bị
dẫn hướng
Đầu vào
chất lỏng
Đầu vào
chất lỏng
Hỡnh II.8. Bỡnh tỏch ng c bit tỏch du cha nhiu bt
2.4. Cõn bng lng hi.
2.4.1. Khỏi nim.
Thiết bị dầu khí K49
Ở trạng thái cân bằng lỏng – hơi, quan hệ nồng độ của một cấu tử nào đó trong
pha lỏng và pha hơi tuân theo phương trình sau:
K
i
= Y
i
/ X
i
(2.1)
Trong đó:
K
i
là hằng số cân bằng của cấu tử i.
Y
i
và X
i
lần lượt là phần mol của cấu tử i trong pha hơi và pha lỏng.
Theo phương trình (2.1), cấu tử nào có khả năng bay hơi càng lớn (nhiệt độ
càng thấp) sẽ có giá trị K
i
càng lớn.
● Độ bay hơi tương đối.
Độ bay hơi tương đối của cấu tử i so với cấu tử j được định nghĩa là tỷ số giữa
các hằng số cân bằng của chúng.
α
ij
= K
i
ngược lại nếu α
ij
= 1 thì quá trình tách không thể thực hiện được.
● Hệ lý tưởng.
Một hệ lỏng – hơi lý tưởng, luôn luôn tuân thủ triệt để định luật Rault và định
luật Daltont.
a. Định luật Daltont.
Định luật này đưa ra mối liên hệ giữa nồng độ của một cấu tử trong hỗn hợp
hơi lý tưởng với áp suất hơi riêng phần của nó.
P
i
= P. Y
i
(2.3)
Trong đó:
P
i
, Y
i
lần lượt là áp suất hơi riêng phần và phần mol của cấu tử i trong
hỗn hợp hơi lý tưởng.
P là áp suất tổng của hệ.
b. Định luật Rault.
Định luật này đưa ra mối liên hệ giữa áp suất hơi riêng phần của một cấu tử
trong pha hơi với nồng độ của nó trong pha lỏng:
24
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tiến
Thiết bị dầu khí K49
P
i
Kết hợp (2.2) và (2.6) ta được:
α
ij
= P
i
0
/ P (2.7)
Phương trình (2.7) cho ta thấy: Đối với một hệ lý tưởng thì α
ij
không phụ thuộc
vào áp suất và thành phần.
● Hệ không lý tưởng.
Hầu hết các hỗn hợp lỏng đều không lý tưởng, chúng không tuân theo định luật
Rault. Trong những trường hợp như vậy, để áp dụng định luật Rault, ta cần phải có
thêm một hệ số điều chỉnh γ
i
. Khi đó (2.4) trở thành:
P
i
= γ
i
. P
i
0
. X
i
(2.8)
Ở đây γ
i
được gọi là hệ số hoạt động của pha lỏng.
Do đó hệ không lý tưởng thì α
ij
phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp (vì γ
i
và
γ
j
phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp).
● Điểm sôi và điểm sương của hỗn hợp.
a. Điểm sôi.
Điểm sôi là trạng thái của hệ mà tại đó hỗn hợp lỏng hydrocacbon bắt đầu sôi
(bong bóng hơi đầu tiên được sinh ra) và nó được xác định từ phương trình:
1.
1
=
∑
=
n
i
ii
XK
(2.11)
b. Điểm sương.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©