61
1 Chương 3: Làm khô khí Làm khô khí

Gas Dehydration

Embed Size (px)

DESCRIPTION

khí thiên nhiên

Citation preview

1

Chương 3:

Làm khô khíLàm khô khí

2

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

3.1. Giới thiệu chung

Nước là tạp chất phổ biến nhất lẫn trong các hydrocarbon

Nước lẫn trong khí thiên nhiên trong quá trình khoan, khai thác, và quá trình làm ngọt khí (tách loại các khí chua H2S, CO2) vv…

Nước gây ra các vấn đề sau:

Tạo thành hyđrát gây tắc nghẽn van, đầu vòi, … trong quá trình vận chuyển

Gây ăn mòn đường ống, các thiết bị

Gây ra các phản ứng phụ hoặc làm mất hoạt tính xúc tác trong các quá trình chế biến tiếp theo

3

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Hàm lượng hơi nước trong khí tùy thuộc vào áp suất, nhiệt độ, và thành phần hóa học của khí.

• Độ ẩm bão hòa là độ ẩm ứng với trạng thái bão hòa hơi nước của khí.

• Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng nước chứa trong 1 đơn vị thể tích hoặc 1 đơn vị khối lượng khí.

• Độ ẩm tương đối là tỷ lệ giữa khối lượng hơi nước chứa trong khí và khối lượng hơi nước cực đại chứa trong thể tích khí xác định ở điều kiện bão hòa.

4

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

= p / P

với: : độ ẩm tương đối

p: áp suất riêng phần hơi nước trong khí

P: áp suất hơi nước bão hòa

5

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Độ ẩm cân bằng của khí thiên nhiên phụ thuộc vào thành phần khí và hàm lượng muối:

Tăng tỷ trọng khí và hàm lượng muối, hàm lượng nước của khí giảm.

Khi có H2S, CO2 thì độ ẩm của khí tăng.

Khi có N2 thì độ ẩm khí giảm.

6

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Hydrat là hợp chất dạng tinh thể tồn tại ở trạng thái bền vững trong điều kiện xác định.

• Điều kiện tạo hydrat: Nhiệt độ, áp suất khí.

Thành phần khí: C1, C2, C3, i-C4, N2, H2S, CO2, Ar có thể tạo hydrat, nhưng n-C4 không tạo hydrat. Nhiệt độ bắt đầu tạo hydrat của C1 giảm khi trong khí có chứa C3+.

Nồng độ muối: tăng nồng độ muối, nhiệt độ bắt đầu tạo hydrat giảm.

7

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

3.2. Làm khô khí bằng phương pháp ức chế

• Làm khô khí nhằm lấy hơi nước ra khỏi khí và hạ điểm sương xuống thấp hơn nhiệt độ vận chuyển và chế biến.

• Hàm lượng nước tối đa cho phép trong dòng khí sản phẩm thông thường là 100 mg H2O/ 1 Sm3 khí.

• Các phương pháp làm khô khí: Dùng chất ức chế để hạn chế tạo hydrat.

Hấp thụ hơi nước bằng chất lỏng háo nước.

Hấp phụ hơi ẩm bằng chất làm khô rắn họat hóa.

Ngưng tụ hơi ẩm nhờ nén hoặc làm lạnh khí.

8

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Hàm lượng nước trong khí thiên nhiên cần phải được tính toán, dự đoán để qua đó xây dựng được phương án làm khô khí tối ưu.

Hàm lượng nước bão hoà trong khí ngọt phụ thuộc vào P, T, và thành phần khí (tỷ trọng tương đối : SGg

= Mg / Mkk = Mg / 28.97)

Khí chua (có chứa H2S và CO2) sẽ có hàm lượng nước cao hơn. Cần phải hiệu chỉnh hàm lượng nước khi nồng độ H2S và/hoặc CO2 trong dòng khí lớn hơn 5%

9

Phương pháp tính toán, dự đoán

Xác định từ đồ thị:

Giản đồ McKetta và Wehe (1958): khí ngọt

Giản đồ Campbell: khí chua

Giản đồ Robinson: khí chua

Đơn vị: [mg/Sm3]; [lb/MMscf]

Sm3 : mét khối chuẩn; đo tại điều kiện chuẩn ISO 2533 101.35 kPa; 15oCMMscf : triệu feet khối chuẩn, đo tại 14.7 psi (101.35kPa); 60 oF (15.56 oC)1 lb = 0.454 kg

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

10

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Hàm lượng nước trong khí ngọt

Giản đồ McKetta và Wehe

Xác định hàm lượng nước bão hoà cho dòng khí hydrocacbon ngọt có SGg 0.9; nhiệt độ 70 oC và áp suất 6000 kPa.

- Từ Hình 1: W = 4500 mg/Sm3

- Hệ số hiệu chỉnh cho SGg 0.9: CG = 0.98

->Hàm lượng nước: W = 0.98 x 4500 = 4410 mg/Sm3

? 01

A 01

11

Hàm lượng nước trong khí chua

Tính hàm lượng nước cho dòng khí: 80% C1, 10% H2S và 10% CO2, tại 70 oC và 6000 kPa.

a) Áp dụng công thức:

W = yHCWHC + yH2SWH2S + yCO2WCO2

= 0.8x4500 + 0.1x6000 + 0.1x4700 = 4670 mg/Sm3

Đọc WHC, WH2S, WCO2 từ các giản đồ

b) Dùng giản đồ Campbell với nồng độ H2S tương đương:

yH2S* = yH2S + 0.75 x yCO2 = 0.175 = 17.5%

Đọc hàm lượng nước từ giản đồ: W = 4500 mg/Sm3

(6900 kPa); 12000 mg/Sm3 (2100 kPa) -> tại 6000 kPa: W = 4514 mg/Sm3

? 02

A 02

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

12

Xác định điều kiện P, T tạo thành hydrat:

Sử dụng SG

Phương pháp Katz

Phương pháp Baile

Xác định điều kiện tạo thành hydrat trong quá trình giãn nở khí (giảm áp)

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

13

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Cho dòng khí:

a) Xác định P tạo thành hydrat tại 10oC.

b) Dòng khí trên được giãn nở từ 10000 kPa xuống 3400 kPa. Xác định T tối thiểu để không có sự tạo thành hydrat trong quá trình giãn nở.

c) Dòng khí trên tại 15000 kPa, 40oC có thể giãn nở đến áp suất nào mà không bị tạo thành hydrat?

0.002CO2

0.094N2

0.024C4

0.036C3

0.060C2

0.784C1

? 04

14

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

a) SGg = 0.693

Đọc từ giản đồ: P = 2200 kPa

b) Từ giản đồ, tìm điểm nối giữa đường áp suất đầu 10000kPa và áp suất sau 3400 kPa. Đọc T tương ứng (~450C).

c) Từ giản đồ, tìm điểm nối giữa đường áp suất đầu 15000kPa và nhiệt độ 400C, đọc áp suất sau (~ 8000 kPa)

A 04

15

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Phương pháp Katz

Chính xác hơn phương pháp sử dụng SG

Chọn một giá trị T tại P cho trước (hoặc P tại T cho trước)

Sử dụng các giản đồ để xác định hằng số cân bằng khí-rắn Kv-s cho mỗi hydrocarbon.

Xét tổng Σ(yi/Ki,v-s)

Lặp lại 3 bước trên cho đến khi Σ(yi/Ki,v-s) = 1

16

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Cho dòng khí:

Xác định P tạo thành hydrat tại 2000 kPa theo phương pháp Katz.

So sánh với kết quả của

? 05

0.002CO2

0.094N2

0.024C4

0.036C3

0.060C2

0.784C1

? 04

17

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Xét T = 10oCA 05 y Kv-s y/Kv-s

C1 0.784 2.05 0.382

C2 0.060 0.82 0.073

C3 0.036 0.12 0.3

C4 0.024 0.045 0.533

∑y/Kv-s = 1.288 > 1

Xét T = 12oC y Kv-s y/Kv-s

C1 0.784 2.12 0.3698

C2 0.060 1.1 0.0545

C3 0.036 0.23 0.1565

C4 0.024 0.084 0.2857

∑y/Kv-s = 0.8665 < 1Xét tại 11oC, thu được ∑y/Kv-s = 1.0417 ~ 1,

có thể kết luận đây là nhiệt độ tạo hydrát của dòng khí tại 2000 kPa

18

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Đối với dòng khí chua có nồng độ H2S, CO2 cao:

Không sử dụng được phương pháp Katz !!!

Sử dụng phương pháp Baille-Wichert: hiệu chỉnh nhiệt độ tạo hydrat thông qua % C3

19

Cho dòng khí:

a) Xác định T tạo thành hydrat tại 4200 kPa ?

? 06

0.042H2S

0.070CO2

0.003N2

0.004C4

0.007C3

0.031C2

0.843C1

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

20

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Dùng phương pháp Baille-Wichert

a) SGg = 0.682

b) Giản đồ Hình 12: 4200 kPa -> 4.2 %H2S -> SGg = 0.682

c) Theo độ dốc ở phần dưới của giản đồ xác định được T tạo

hydrat tương ứng là 17.5oC.

d) Hiệu chỉnh theo %C3

Từ giản đồ hiệu chỉnh trong Hình 12, tìm điểm nối giữa %H2S và %C3. Dóng thằng xuống đường P = 4200kPa.

Đọc nhiệt độ hiệu chỉnh: -1.5oC.

e) Vậy T tạo hydrat của dòng khí này là 16oC

21

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

3.2.1. Phương pháp ức chế tạo hydrate

• Bản chất của phương pháp ức chế là đưa vào dòng khí ẩm chất ức chế hòa tan trong nước tự do và do đó làm giảm áp suất hơi nước và nhiệt độ tạo hydrat.

• Các chất ức chế thường sử dụng: methanol, glycol,…

•Trước đây, chất ức chế là NH3 và muối.

•Lựa chọn chất ức chế glycol: phụ thuộc nhiệt độ tạo hydrat, độ nhớt, mức độ hạ nhiệt độ, sự hòa tan trong hydrocarbon, nhiệt độ tách chiết, thành phần khí.

22

Methanol vs. Glycol

Methanol Glycol

Không phản ứng với HC

Tan vô hạn trong nước

Khó thu hồi và hoàn nguyênDễ bay hơi dưới điều kiện vận

hànhSử dụng khi yêu cầu nhiệt độ <-

250CHòa tan một phần hidrat

Thu hồi và tái sử dụng đượcKhông bay hơi

Sử dụng đến - 250CKhông hòa tan hidrat

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Nếu lượng MeOH cần dung vượt quá 30 gal/hrsử dụng glycol

23

Nên xem xét sử dụng phương pháp gây ức chế khi:

+ việc tạo thành hyđrat có thể diễn ra trong thời gian ngắn

+ nhiệt độ hoạt động của hệ thống chỉ thấp hơn vài độ so với nhiệt độ tạo hyđrat của dòng khí

Các chất ức chế thường sử dụng: glycols (EG, DEG, TEG), methanol, …

Các chất ức chế thường được phun thẳng vào dòng khí

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

24

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

Lượng chất ức chế cần sử dụng

Tính theo phương trình Hammerschmidt

ΔT = K x I / [ (100 – I) x MI ]

ΔT : độ giảm nhiệt độ tạo thành hyđrát (oF)

K : hằng số cho mỗi chất ức chế

I : nông độ tối thiểu của chất ức chế trong nước tự do wt%

MI : khối lượng phân tử chất ức chếChất ức chế M K

Methanol 32 2335

EG 62 2200

PG 76 3590

DEG 106 4370

25

26

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Phương trình Hammerschmidt :

t = 0,556 K I / [MI(100-I)]

t: lượng giảm nhiệt độ hydrat hóa ở áp suất xác định (0C).

W: hàm lượng chất ức chế (%).

M: phân tử lượng chất ức chế.

K: hằng số (K = 2335 cho methanol, = 4000 cho glycol).

27

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Chi phí chất ức chế (kg/1000 m3 khí) để lọai trừ hình thành hydrat:

q = (W1 – W2) C2/(C1 – C2)

W1, W2: hàm lượng ẩm trong khí trước và sau khi đưa chất ức chế vào (kg/1000 m3 khí).

C1, C2: nồng độ khối lượng chất ức chế trước và sau khi sử dụng.

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

Dòng khí: 2 MMscfd, SGg = 0.6 tại 1000 psi và 100oF

Vận chuyển vào bờ tại 800 psi và 40oF.

Tính lưu lượng MeOH cần bơm vào để ức chế sự tạo

thành hyđrat.

? 09

28

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chếA 09

1. Hàm lượng nước của dòng khí:Từ Hình 1b : 1000 psi ; 1000F : 60 lb/MMscf

800 psi ; 40 oF : 10.5 lb/MMscf-> Lượng nước tự do: (60 – 10.5)lb/MMscf x 2 MMscfd = 99 lb/ngày2. Nhiệt độ tạo thành hydrát:

Từ Hình 5-b: 800psi, 0.6 SGg : Thydrat = 57.50F

-> ΔT = 17.5 0F3. Theo pt Hammerschmidt : K = 2335; M = 32 -> I = 19.4%

-> Lượng MeOH cần cho 99 lb nước/ngày là 99 x 19.4 /(100 -19.4)= 23.83 lb MeOH/ngày 29

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

Hình 5-b

30

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

A 09

4. Lượng methanol bốc hơi vào pha khí:

Từ Hình 23

nồng độ MeOH trong pha khí [lb MeOH / MMscf]

C =

nồng độ MeOH trong pha nước [wt%]

Tại 800 psi, 40oF, C = 1.1

-> nồng độ MeOH trong pha khí = 1.1 x 19.4 = 21.34

lb/MMscf

Lượng MeOH trong pha khí = 21.34 x 2 = 42.68 lb

MeOH/ngày

5. Tổng lượng MeOH cần dùng là:

23.83 + 42.68 = 66.51 lb MeOH/ngày31

Chống thành tạo Hydrat bằng các chất ức chế

32

33

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

3.2.2. Làm khô bằng phương pháp hấp thụ

• Dựa trên sự chênh lệch áp suất hơi nước trong khí và chất hấp thụ.

• Các chất hấp thụ thường sử dụng: mono-, di-, tri-etylen glycol.

34

Quá trình hấp thụ Là quá trình truyền khối từ pha khí sang pha lỏng Đây là quá trình tương tác vật lý giữa hơi nước và dung môi Hai định luật chi phối quá trình hấp thụ:

Raoult: Pi = Pi* x Xi

Dalton: Pi = Ptotal x Yi

trong đó:

Pi : áp suất riêng phần của cấu tử i

Pi* : áp suất hơi của cấu tử i nguyên chất

Ptotal : áp suất tổng của dòng khí

Xi : % cấu tử i trong pha lỏng

Yi : % cấu tử i trong pha khí

Diễn ra hiệu quả hơn ở T thấp và Ptotal cao

P*i / Ptotal = Yi / Xi

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

35

Yêu cầu của dung môi:

Có ái lực với nước mạnh, và với HC thấp

Có độ bay hơi thấp tại nhiệt độ hấp thụ

Có độ nhớt thấp

Có độ bền nhiệt tốt

Khả năng gây ăn mòn thấp

Nhiệt độ sôi khác nhiệt độ sôi của nước.

Triethylene glycol (TEG) là dung môi phổ biến nhất

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

36

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Ưu điểm Nhược điểm

DEG

Độ háo nước cao, độ bền cao khi có hợp chất lưu hùynh, oxy và CO2 ở nhiệt độ cao.

Dung dịch đậm đặc không đóng băng.

Độ hòa tan HC thấp.Hay dùng ở áp suất cao vì có

độ chọn lọc cao.

Mất mát do bị lôi cuốn cao hơn so với TEG.

Khi hòan nguyên, khó nhận được dung dịch với hàm lượng DEG cao hơn 95%.

Giảm nhiệt độ điểm sương ít hơn so với sử dụng TEG.

Giá thành cao.Hoàn nguyên ở áp suất chân

không

37

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Ưu điểm Nhược điểm

TEG

Độ háo nước cao.Tạo khả năng giảm điểm sương cao

hơn, độ bền tốt khi có hỗn hợp lưu hùynh.

Hòan nguyên dễ dàng đến nồng độ dung dịch 99%.

Dung dịch đậm đặc không đóng băng. Áp suất hơi thấp hơnĐộ bay hơi của

TEG thấp hơn DEG.Đầu tư cơ bản và chi phí vận hành

thấp hơn.Không quá nhớt ở nhiệt độ trên 70oFHoàn nguyên ở áp suất khí quyển

Hòa tan hydrocarbon trong TEG cao hơn trong DEG cao hơn DEG 25-30%).

.

38

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Ưu điểm Nhược điểm

Dung dịch 10-30% MEA, 60-80% DEG, 5-10% nước

Chất hấp thụ cả nước, CO2, H2S.

Mất mát do bị cuốn ra cao hơn so với TEG.

Chỉ ứng dụng để làm khô và làm sạch khí chua.

Chất hấp thụ ăn mòn kim lọai ở nhiệt độ hòan nguyên.

Giảm nhiệt độ điểm sương ít.

39

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

•Giới hạn nhiệt độ làm việc của quá trình làm khô khí bằng phương pháp hấp thụ:

Tmax = 380C

Tmin = 100C

40

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Khi tăng nồng độ glycol, lượng giảm điểm sương tăng nhiều hơn so với khi tăng chi phí riêng chất hấp thụ.

• Nhiệt độ phân hủy của DEG là 164,40C; TEG là 206,70C

•TEG: được sử dụng chủ yếu để ức chế tạo hidrat trong khí ngọt và khí chua. Độ giảm điểm sương: 40-150oF với nhiệt độ khí đầu vào: 50-160oF, áp suất 75-2500 psi.

41

42

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

43

- Inlet separator: tách tạp chất lỏng và rắn (nước tự do, dầu hòa tan (aromatic, asphaltic), muối, phụ gia, cát, gỉ…). Gần 50% sự cố liên quan đến quá trình ức chế tạo hirat bằng hấp thụ là do công đoạn này. Nên được thiết kế chịu được lưu lượng max 125% lưu lượng khí vào.

- Reboiler: hơi nước từ reboiler lôi cuốn nước (và hidrocarbon nhẹ nếu có) trong dung dịch với glycol.

44

45

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

3.2.3. Làm khan bằng phương pháp hấp phụ

• Dựa trên khả năng hút ẩm từ khí của chất rắn có cấu trúc xác định ở nhiệt độ thấp và giải hấp chúng ở nhiệt độ cao.

• Là quá trình vật lý, hiệu quả tùy thuộc vào nhiệt độ, áp suất và bản chất chấp hấp phụ.

• Ứng dụng làm khô sâu khí đến -85 -1000C.

46

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Các chất hấp phụ thường sử dụng:

Al2O3

Silica gel

Rây phân tử (zeolite): khi cần hạ điểm sương đến -85 -1000C.

47

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Chỉ số Al2O3 Silica gel Zeolite

Hình dạngKích thước, mmLỗ xốp nội, %Tỷ trọng nén, kg/m3

Đường kính trung bình lỗ xốp, nmBề mặt hấp phụ họat động, m2/gNhiệt dung, kJ/kg 0CĐộ dẫn nhiệt, kJ/kg 0CNhiệt hấp phụ cực đại, kJ/kg nước

Trụ, viên, cầu, bột

0,6-6,025-40

480-8506,0-20,0100-300

1,005-1,047795-1172

4787

Cầu, bột2,4-4,030-40

400-7703,5-14,0200-900

0,921795

4187

Trụ, cầu, bột1,6-3,230-35

480-8000,3-1,0500-800

0,837-

4187

48

Đặc điểm của phương pháp hấp phụ

- Hiệu quả hơn quá trình hấp thụ bằng TEG

- Có thể làm khô đến thấp hơn 0.1 ppm H2O

- Hiệu quả kinh tế và môi trường tốt

- Thường được sử dụng cùng với một quá trình hấp thụ bằng TEG:

+ Tháp hấp thụ bằng TEG làm khô đến khoảng 60 ppm

+ Tháp hấp phụ tiếp tục làm khô đến 0.1 ~ 1 ppm

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

49

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Quá trình hấp phụ tỏa nhiệt nhiệt độ chất hấp phụ tăng lên trong quá trình hấp phụ.

• Trong sơ đồ hấp phụ chu kỳ, có từ 2-3 tháp làm các nhiệm vụ: hấp phụ, giải hấp, làm lạnh chất hấp phụ.

• Nhiệt độ hòan nguyên chất hấp phụ: 176-2040C (Al2O3, silica gel); 316-3700C (zeolite).

• Nhiệt độ hòan nguyên có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ và lượng giảm nhiệt độ điểm sương của chất hấp phụ.

• Thời gian làm việc của chất hấp phụ: 2-5 năm.

50

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Lựa chọn chất hấp phụ: Silica gel: làm khô đến điểm sương -53 -570C.

Đất sét: làm khô đến điểm sương -550C.

Al2O3: làm khô đến điểm sương -610C.

Zeolite NaA: làm khô đến điểm sương -70 -750C.

51

Yêu cầu về đặc tính của chất hấp phụ- Khả năng hấp phụ cao tại trạng thái cân bằng

+ giảm thể tích chất hấp phụ cần thiết, giảm chi phí và năng lượng quá trình giải hấp

- Độ chọn lựa cao

+ giảm mất mát các khí

- Dễ giải hấp

+ Nhiệt độ giải hấp thấp, giảm chi phí năng lượng

- Độ giảm áp nhỏ

- Tính chất cơ học tốt

- Rẻ, trơ về mặt hoá học, khối lượng riêng lớn và không thay đổi thể tích nhiều trong quá trình hấp phụ

- Diện tích bề mặt, kích thước mao quản

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

52

Silica gel

- Rẻ

- Dễ giải hấp

- Khả năng hấp phụ cao: có thể hấp phụ lượng nước bằng 45% khối lượng của nó

- Thời gian sử dụng lâu

- Hấp phụ đến 5-10 ppm nước

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

53

Alumina

- Có tính chất cơ học tốt nhất

- Hấp phụ cả khí chua (H2S, CO

2)

- Dễ giải hấp nhất

- Hấp phụ đến 10-20 ppm nước

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

54

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Rây phân tử (Zeolite)

- Hấp phụ đến 0.1 ppm nước

- Có cấu trúc mao quản kích thước đều và có thể điều khiển được

- Có khả năng hấp phụ khí chua

- Đắt nhất trong các chất hấp phụ

- Nhiệt độ giải hấp cao nhất

- Chi phí cho quá trình hấp phụ với zeolite là cao nhất

55

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

• Để đạt điểm sương của khí thấp và lượng giảm điểm sương cao:

Làm khô hỗn hợp 2 giai đọan: giai đọan 1 dùng phương pháp hấp thụ, giai đọan 2 dùng phương pháp hấp phụ.

Làm khô bằng hấp phụ tổng hợp: bước 1 hấp phụ trên silica gel hoặc Al2O3, bước 2 hấp phụ trên zeolite. Phương pháp này cho phép lọai vết nước ra khỏi dòng khí và khí có điểm sương thấp.

56

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

Ưu, nhược điểm của phương pháp làm khô bằng hấp phụ

Ưu điểm Nhược điểm

Khỏang biến thiên thông số công nghệ rộng.

Cho phép nhận được điểm sương thấp và độ giảm điểm sương cao.

Đơn giản, độ tin cậy cao.

Đầu tư lớn. Chi phí vận hành cao. Không có các quá trình làm

việc liên tục trong từng công đọan hấp phụ, giải hấp, làm nguội.

Hiệu quả hấp phụ giảm dần do bị đầu độc bởi các chất ức chế ăn mòn và các hợp chất hóa học khác dẫn đến phải thay mới.

57

Một số điểm cần lưu ý khi họat động thiết bị khử nước bằng chất hấp phụ rây phân tử:

Sự thay đổi áp suất tại lớp chất hấp phụ không nên vượt quá 50 psi/ph (6 kPa/s).

Đường kính lớp hấp phụ không nên quá lớn.

Khi khả năng hấp phụ giảm và độ giảm áp suất tăng mạnh, chất hấp phụ nên được thay mới. Thông thường, chất hấp phụ rây phân tử mất 35% họat tính sau thời gian họat động 1-3 năm; hoặc mất 50% họat tính sau 1600 lần tái sinh.

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

58

Thông thường, chất hấp phụ rây phân tử 4A có khả năng hấp phụ 20 lb nước/100 lb hạt đối với hạt mới, và 13 lb nước/100 lb hạt đối với hạt đã sử dụng ở điều kiện 75oF (24oC).

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

59

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

60

Bảng chuyển đổi đơn vị

0F = 0C x 1.8 + 320R (Rankine Temperature) = oF + 460

1 psi = 0.068 bar = 6.8 kPa

1 lb = 0.454 kg

1 ft = 0.305 m

1 inch = 0.0254 m

MMscfd ~ milion standard cubic feet per day

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí

61

Bảng điều kiện chuẩn

Hệ T P V

SI

Universal scientific

Nat. gas industry

American engineering

273.15K    

0oC   

60oF

32oF

101.325 kPa

760 mm Hg

14.7 psi 

1 atm

22.415 m3/kmol

22.415 L/mol

379.4 ft3/lb mol 

359.05 ft3/lb mol

Chương 3: Làm khô khíLàm khô khí