Mô Phỏng Tính Toán Thiết Kế Bể Chứa Bằng Phần Mềm Matlab

Chuyên khảo toán học phân tích Mô phỏng tính toán thiết kế bể chứa bằng phần mềm matlab, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Hồ Hải Yến
• Người hướng dẫn: ThS. Hồ Tấn Thành
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Mô Phỏng Thiết Kế Bể Chứa Bằng Matlab
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về công nghiệp dầu khí
• 1.2. Khí tự nhiên
• 1.2.1. Nguồn gốc của dầu khí
• 1.2.2. Thành phần của khí tự nhiên
• 1.2.3. Các hợp chất hydrocacbon
• 1.2.4. Các hợp chất phi hydrocacbon
• 1.2.5. Phân loại khí tự nhiên
• 1.2.5.1. Phân loại theo nguồn gốc hình thành
• 1.2.5.2. Phân loại theo hàm lượng khí axit
• 1.2.5.3. Phân loại theo hàm lượng C3+
• 1.2.5.4. Phân loại theo hàm lượng C2+
• 1.2.6. Ứng dụng của khí tự nhiên
• 1.2.6.1. Sử dụng làm nhiên liệu
• 1.2.6.2. Sử dụng làm nguyên liệu
• 1.3. Tổng quan về thị trường dầu khí ở Việt Nam
• 1.4. Tiềm năng về khí ở Việt Nam
• 1.5. Tình hình khai thác và sử dụng khí ở Việt Nam
• 1.6. Nhu cầu sử dụng khí ở Việt Nam
• 1.7. Nhu cầu khí cho ngành điện
• 1.8. Nhu cầu khí cho công nghiệp và nông nghiệp
• 1.9. Nhu cầu khí cho nhiên liệu
• 1.10. Tổng quan về LPG
• 1.10.1. Khái niệm LPG
• 1.10.2. Thành phần của LPG
• 1.10.3. Tính chất cơ bản của LPG
• 1.10.4. Hệ số giãn nở
• 1.10.5. Giới hạn cháy nổ
• 1.10.6. Nhiệt độ tự bắt cháy
• 1.10.7. Các ứng dụng quan trọng của LPG
• 1.10.8. Ảnh hưởng của các tính chất đến việc vận chuyển và lưu trữ
• 1.11. Thị trường LPG Việt Nam
• 1.11.1. Nguồn cung LPG
• 1.11.2. Nhu cầu LPG
• 1.11.3. Công nghệ sản xuất LPG
• 1.12. Tổng quan về công trình bể chứa [1]
• 1.12.1. Khái niệm chung
• 1.12.2. Phân loại bể chứa
• 1.12.2.1. Phân loại bể chứa theo hình dáng:
• 1.12.2.2. Phân loại theo áp suất
• 1.12.2.3. Phân loại theo chiều cao xây dựng
• 1.12.2.4. Phân loại theo vật liệu chế tạo
• 1.13. Các phương pháp thi công, lắp đặt bồn chứa
• 1.13.1. Phương pháp hàn hoàn hiện và ghép dần
• 1.13.2. Phương pháp hàn gián đoạn và lắp ghép tổng thể
• 1.13.3. Phương pháp nâng kích bồn (Jacking-up Method)
• 1.13.4. Phương pháp nổi (Floating Method)
• 1.14. Tình hình xây dựng bể chứa ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ CHỨA
• 2.1. Các bước tính toán
• 2.2. Chọn các thông số ban đầu
• 2.3. Tính đường kính và chiều cao (chiều dài) bể chứa
• 2.3.1. Đường kính và chiều cao bể trụ đứng [2]
• 2.3.2. Đường kính và chiều dài bể trụ ngang [2]
• 2.3.3. Đường kính bể hình cầu
• 2.4. Tính toán áp suất và nhiệt độ [4,5]
• 2.4.1. Nhiệt độ làm việc và áp suất làm việc [4]
• 2.4.2. Áp suất làm việc và áp suất tính toán [4,5]
• 2.5. Lựa chọn vật liệu và phương pháp chế tạo [4]
• 2.6. Hệ số bền mối hàn [4]
• 2.7. Ứng suất cho phép [4]
• 2.8. Hệ số hiệu chỉnh [5]
• 2.9. Tính hệ số bổ sung ăn mòn bề dày [4]
• 2.10. Tải trọng gió [7]
• 2.11. Tính toán thiết kế thân bể chứa [2,4]
• 2.11.1. Thân trụ hàn chịu áp suất trong
• 2.11.2. Thân trụ rèn chịu áp suất trong
• 2.11.3. Thân bể hình cầu chịu áp suất trong
• 2.12. Tính toán thiết kế đáy (nắp) bể chứa [2,4]
• 2.12.1. Đáy (nắp) bán cầu chịu áp suất trong
• 2.12.2. Đáy (nắp) elip chịu áp suất trong
• 3. CHƯƠNG III: PHẦN MỀM MATLAB VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN GUI TRÊN MATLAB
• 3.1. Tổng quan về Matlab [7]
• 3.1.1. Giới thiệu chung
• 3.1.2. Mục đích sử dụng của Matlab
• 3.1.3. Các ưu điểm của Matlab
• 3.1.4. Nhược điểm của Matlab
• 3.1.5. Hệ thống Matlab
• 3.2. Giao diện Matlab [7]
• 3.2.1. Giao diện chính của Matlab
• 3.3. Lập trình trong Matlab
• 3.4. Một số lệnh cơ bản trong Matlab
• 3.5. Đồ họa trong Matlab
• 3.6. Tổng quan về lập trình giao diện GUI trong Matlab [7]
• 3.6.1. Giới thiệu chung về GUI Matlab
• 3.6.2. Giao diện GUI Matlab
• 3.6.3. Thư viện GUI Matlab
• 4. CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ CHỨA BẰNG PHẦN MỀM MATLAB
• 4.1. Thiết kế giao diện tính toán
• 4.1.1. Thiết kế giao diện “THÔNG SỐ THIẾT KẾ”
• 4.1.2. Viết Callback cho Push Botton “Xóa Dữ Liệu”
• 4.1.3. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.4. Thiết kế giao diện “ĐƯỜNG KÍNH VÀ CHIỀU CAO CỦA BỂ TRỤ ĐỨNG”
• 4.1.5. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.6. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.7. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.8. Thiết kế giao diện “ĐƯỜNG KÍNH VÀ CHIỀU DÀI CỦA BỂ TRỤ NGANG”
• 4.1.9. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.10. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.11. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.12. Thiết kế giao diện “ĐƯỜNG KÍNH CỦA BỂ HÌNH CẦU”
• 4.1.13. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.14. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.15. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.16. Thiết kế giao diện “NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT TÍNH TOÁN CỦA BỂ CHỨA”
• 4.1.17. Giao diện với nguyên liệu chứa là Xăng-Dầu
• 4.1.18. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.19. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.20. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.21. Giao diện với nguyên liệu chứa là LPG
• 4.1.22. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.23. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.24. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.25. Giao diện với nguyên liệu chứa khác
• 4.1.26. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.27. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.28. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.29. Thiết kế giao diện “TÍNH TOÁN THÂN BỂ TRỤ ĐỨNG”
• 4.1.30. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.31. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.32. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.33. Viết Callback cho Push Botton “Tham Khảo”
• 4.1.34. Thiết kế giao diện “TÍNH TOÁN THÂN BỂ TRỤ NGANG”
• 4.1.35. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.36. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.37. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.38. Viết Callback cho Push Botton “Tham Khảo”
• 4.1.39. Thiết kế giao diện “TÍNH TOÁN THÂN BỂ CHỨA HÌNH CẦU”
• 4.1.40. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.41. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.42. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.43. Viết Callback cho Push Botton “Tham Khảo”
• 4.1.44. Thiết kế giao diện “TÍNH TOÁN ĐÁY (NẮP) ELIP”
• 4.1.45. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.46. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.47. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.48. Thiết kế giao diện “TÍNH TOÁN ĐÁY (NẮP) BÁN CẦU”
• 4.1.49. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.50. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.51. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.1.52. Thiết kế giao diện “CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BỂ CHỨA”
• 4.1.53. Viết Callback cho Push Botton “THỰC HIỆN TÍNH TOÁN”
• 4.1.54. Viết Callback cho Push Botton “Quay Về”
• 4.1.55. Viết Callback cho Push Botton “Tiếp Theo”
• 4.2. Chạy thử nghiệm
• 4.3. Thông số tính toán
• 4.4. Bảng so sánh kết quả
• 5. CHƯƠNG V: TỔNG KẾT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô phỏng thiết kế bể chứa bằng Matlab

Mô phỏng thiết kế bể chứa bằng phần mềm Matlab đang trở thành một giải pháp tối ưu cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, việc ứng dụng phần mềm này giúp giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế. Matlab không chỉ cung cấp công cụ tính toán mạnh mẽ mà còn cho phép người dùng tạo ra các mô hình trực quan, dễ dàng điều chỉnh và tối ưu hóa thiết kế bể chứa.

1.1. Lợi ích của việc sử dụng Matlab trong thiết kế bể chứa

Việc sử dụng Matlab trong thiết kế bể chứa mang lại nhiều lợi ích. Đầu tiên, phần mềm này giúp tăng độ chính xác trong tính toán. Thứ hai, nó cho phép mô phỏng các điều kiện thực tế, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu hơn cho thiết kế. Cuối cùng, giao diện thân thiện giúp người dùng dễ dàng thao tác và điều chỉnh thông số.

1.2. Các ứng dụng thực tiễn của mô phỏng bể chứa

Mô phỏng bể chứa bằng Matlab có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp. Các nhà máy chế biến dầu khí, hóa chất và thực phẩm đều có thể áp dụng công nghệ này để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Ngoài ra, việc mô phỏng còn giúp đánh giá hiệu suất và an toàn của bể chứa trong các điều kiện khác nhau.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế bể chứa

Thiết kế bể chứa không chỉ đơn thuần là việc tính toán kích thước mà còn phải đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành. Các thách thức như áp suất, nhiệt độ và tính chất của chất lỏng chứa trong bể đều cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc thiếu sót trong thiết kế có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế bể chứa

Các yếu tố như áp suất làm việc, nhiệt độ và tính chất hóa học của chất lỏng đều ảnh hưởng đến thiết kế bể chứa. Việc không tính toán chính xác các yếu tố này có thể dẫn đến sự cố trong quá trình vận hành. Do đó, việc mô phỏng giúp đánh giá và điều chỉnh các thông số này một cách hiệu quả.

2.2. Rủi ro và sự cố trong thiết kế bể chứa

Rủi ro trong thiết kế bể chứa có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm sai sót trong tính toán, vật liệu không đạt tiêu chuẩn hoặc điều kiện môi trường không ổn định. Những sự cố này không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến an toàn lao động và môi trường.

III. Phương pháp tối ưu hóa thiết kế bể chứa bằng Matlab

Phương pháp tối ưu hóa thiết kế bể chứa bằng Matlab bao gồm việc sử dụng các thuật toán tính toán để tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Các mô hình mô phỏng cho phép người dùng điều chỉnh các thông số đầu vào và quan sát kết quả ngay lập tức, từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn.

3.1. Các thuật toán tối ưu hóa trong Matlab

Matlab cung cấp nhiều thuật toán tối ưu hóa như Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization và Simulated Annealing. Những thuật toán này giúp tìm ra các giải pháp tối ưu cho thiết kế bể chứa, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí sản xuất.

3.2. Quy trình mô phỏng thiết kế bể chứa

Quy trình mô phỏng thiết kế bể chứa bao gồm các bước như xác định thông số đầu vào, chạy mô phỏng và phân tích kết quả. Việc thực hiện quy trình này một cách chính xác sẽ giúp đảm bảo rằng thiết kế bể chứa đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc mô phỏng thiết kế bể chứa bằng Matlab không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong tính toán. Nhiều nhà máy đã áp dụng thành công phương pháp này, từ đó cải thiện hiệu suất sản xuất và giảm thiểu rủi ro trong vận hành.

4.1. Các dự án thành công trong ngành công nghiệp

Nhiều dự án trong ngành công nghiệp dầu khí và hóa chất đã áp dụng mô phỏng thiết kế bể chứa bằng Matlab. Các dự án này không chỉ đạt được hiệu quả cao mà còn giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu. Kết quả cho thấy sự cần thiết của việc ứng dụng công nghệ trong thiết kế.

4.2. Đánh giá hiệu quả của mô phỏng thiết kế

Đánh giá hiệu quả của mô phỏng thiết kế bể chứa cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong quy trình sản xuất. Các nhà máy đã ghi nhận sự giảm thiểu đáng kể về thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao độ an toàn trong vận hành. Điều này chứng tỏ rằng mô phỏng là một giải pháp tối ưu cho ngành công nghiệp.

V. Kết luận và tương lai của mô phỏng thiết kế bể chứa

Mô phỏng thiết kế bể chứa bằng Matlab đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc ứng dụng mô phỏng sẽ ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết. Tương lai của ngành công nghiệp sẽ phụ thuộc vào khả năng áp dụng các công nghệ mới để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ mô phỏng

Xu hướng phát triển công nghệ mô phỏng trong thiết kế bể chứa đang diễn ra mạnh mẽ. Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ được tích hợp vào phần mềm mô phỏng, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong thiết kế.

5.2. Tầm quan trọng của việc đào tạo nhân lực

Đào tạo nhân lực có vai trò quan trọng trong việc áp dụng công nghệ mô phỏng. Các kỹ sư và chuyên gia cần được trang bị kiến thức và kỹ năng cần thiết để sử dụng hiệu quả phần mềm Matlab trong thiết kế bể chứa. Điều này sẽ giúp nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về công nghiệp dầu khí 1. Khí tự nhiên Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon khí CH4, C2H6, C3H8, C4H10… có trong lòng đất. Chúng thường tồn tại trong các mỏ riêng rẽ hoặc tồn tại trên các lớp dầu mỏ.

Khí tự nhiên cũng chứa các khí vô cơ như N2, H2S, CO2, khí trơ, mercaptan và hơi nước. Trong nghĩa hẹp, khí tự nhiên được hiểu là khí trong các mỏ ở đó gần như chỉ có khí mà không có dầu. Metan chiếm từ 70 ÷ 98 % thể tích khí tự nhiên. Theo nghĩa rộng, khí tự nhiên được gồm cả khí đồng hành, đó là khí hòa tan trong dầu mỏ hay lượng khí trong các mỏ khí ở trên cùng các mỏ dầu.

Metan chiếm từ 48 ÷ 80% thể tích khí đồng hành. Khí tự nhiên có thể chia thành các loại sau: - Khí không đồng hành: là khí nằm trong các mỏ khí riêng biệt, không nằm trong mỏ dầu. - Khí đồng hành: là các khí nằm trong các mỏ dầu và được tách ra trong quá trình khai thác dầu. Cũng như dầu mỏ, khí tự nhiên là nguồn nguyên liệu, nhiên liệu vô cùng quí giá, gần như không tái sinh, đóng vai trò cực kì quan trọng, nếu không nói là quyết định trong hoạt động kinh tế, sản xuất và trong đời sống của con người trong thời đại văn minh hiện nay.

Nguồn gốc của dầu khí Hiện nay người ta chưa biết chính xác nguồn gốc dầu mỏ và khí tự nhiên mà chỉ có thể giải thích bằng các thuyết khác nhau. Trong các thuyết đó, thuyết nguồn gốc hữu cơ là được nhiều người chấp nhận nhất. Theo thuyết này, có lẽ xác thực vật, động vật, mà chủ yếu là các loại tảo phù du sống trong biển đã lắng đọng, tích tụ cùng với các lớp đất đá trầm tích vô cơ xuống đáy biển GVHD: HỒ TẤN THÀNH 21 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC từ hàng triệu năm về trước đã biến thành dầu mỏ, sau đó thành khí tự nhiên. Có thể quá trình lâu dài đó xảy ra theo ba giai đoạn: biến đối sinh học bởi vi khuẩn, biến đổi hóa học dưới tác dụng của các điều kiện địa hóa thích hợp và sự di chuyển tích tụ các sản phẩm trong vỏ trái đất.

Giai đoạn biến đổi sinh học: xác động thực vật bị phân hủy bởi các vi khuẩn ưa khí, sau đó bởi các vi khuẩn kị khí trong quá trình trầm lắng dần trong nước biển. Các albumin bị phân hủy nhanh nhất, các hydrat cacbon bị phân hủy chậm hơn. Các khí tạo ra như H2S, NH3, N2, CO, CH4… hòa tan trong nước rồi thoát ra ngoài, phần chất hữu cơ còn lại bị chôn vùi ngày càng sâu trong lớp đất đá trầm tích. Không gian ở đó xảy ra quá trình phân hủy sinh học trên gọi là vùng vi khuẩn.

Giai đoạn biển đổi hóa học: ở giai đoạn hóa học tiếp theo, vật liệu hữu cơ còn lại, chủ yếu là các chất lipid, nhựa, sáp, terpen, axit béo, axit humic tham gia các phản ứng hóa học dưới tác dụng xúc tác của các chất vô cơ trong đất đá ở điều kiện áp suất lớn hàng trăm, thậm chí hàng nghìn atmotphe, ở một vài trăm độ bách phân. Các chất vô cơ khác nhau, đặc biệt là các aluminosilicat, có thể đóng vai trò chất xúc tác. Quá trình biến đổi hóa học xảy ra vô cùng chậm. Càng xuống sâu, thời gian càng lớn, sự biến đổi đó càng xảy ra sâu xa.

Phản ứng chủ yếu xảy ra trong giai đoạn hóa học là phản ứng cracking, trong đó mạch cacbon của phân tử chất hữu cơ bị đứt gãy dần. Kết quả là các chất hữu cơ đơn giản hơn, chủ yếu là các hydrocacbon, sinh ra ngày càng nhiều. Đồng thời với việc xảy ra các phản ứng cracking phân hủy đó là quá trình ngưng tụ, kết hợp một số chất hữu cơ tương đối đơn giản vừa tạo thành để tạo ra các chất hữu cơ phức tạp hơn: các chất nhựa, asphalten. Các chất nhựa, asphalten tan kém, nặng hơn, nên phần lớn bị kết tủa, sa lắng, phần ít còn lại lơ lửng, phân tán trong khối chất lỏng hydrocacbon sinh ra bởi quá trình cracking.

Tập hợp các phản ứng địa hóa đó đã biến dần các vật liệu hữu cơ thành dầu mỏ và khí tự nhiên. Như vậy có thể coi khí tự nhiên là sản phẩm của quá trình phân hủy hóa học của dầu mỏ, do đó mỏ khí tự nhiên thường ở sâu hơn mỏ dầu, tuổi của khí tự nhiên GVHD: HỒ TẤN THÀNH 22 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC thường cao hơn tuổi của dầu mỏ. Dầu mỏ càng già sẽ càng nhẹ đi, càng chứa nhiều chất ít phức tạp, càng biến nhiều thành khí. Giai đoạn di chuyển tích tụ tạo thành mỏ: dầu mỏ đang được tạo thành ở dạng hỗn hợp lỏng có thể bị di cư từ chỗ này sang chỗ khác dưới tác dụng vận động của vỏ trái đất.

Chúng thẩm thấu, chui qua các lớp đất đá xốp, chúng chảy theo các khe nứt và có thể bị tập trung, bị giữ trong những tầng đá đặc khít, tạo ra các túi dầu mà ta thường gọi là các mỏ dầu. Trong các mỏ dầu các quá trình hóa học vẫn tiếp tục xảy ra, dầu vẫn liên tục biến thành khí, tạo ra các mỏ khí. Quá trình hình thành dầu và khí xảy ra rất chậm, kéo dài hàng chục triệu, thậm chí hàng trăm triệu năm rồi và vẫn đang xảy ra, do đó tuổi của dầu mỏ, của khí tự nhiên là rất lớn. Thành phần của khí tự nhiên Người ta chia thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành ra làm 2 nhóm: nhóm các hợp chất hydrocacbon và nhóm các hợp chất phi hydrocacbon.

Các hợp chất hydrocacbon Hàm lượng các cấu tử chủ yếu là khí metan và đồng đẳng của nó như: C2H6, C3H8, C4H10, iC4H10, ngoài ra còn có một ít hàm lượng các hợp chất C5, C6. Hàm lượng các cấu tử trên thay đổi theo nguồn gốc của khí. Đối với khí thiên nhiên thì cấu tử chủ yếu là metan còn các cấu tử nặng hơn như C3, C4 là rất ít và thành phần của khí trong một mỏ ở bất kì vị trí nào đều như nhau, nó không phụ thuộc vào vị trí khai thác. Đối với khí đồng hành thì hàm lượng các cấu tử C3, C4 cao hơn và thành phần của nó phụ thuộc vào vị trí khai thác và thời gian khai thác.

Các hợp chất phi hydrocacbon Ngoài các thành phần chính là hydrocacbon, trong khí thiên nhiên và khí đồng hành còn chứa các hợp chất phi hydrocacbon như: CO2, N2, H2S, He, Ar, Ne.Trong đó cấu GVHD: HỒ TẤN THÀNH 23 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC tử thường chiếm nhiều nhất là N2. Đặc biệt, có những mỏ khí chứa hàm lượng He khá cao, như các mỏ khí thiên nhiên ở Mỹ. Ví dụ mỏ Kandas chứa 1,28 %He, mỏ Texas chứa 0,9% He. Phân loại khí tự nhiên 1.

Phân loại theo nguồn gốc hình thành - Khí thiên nhiên: là các khí chứa trong các mỏ riêng biệt mà thành phần chủ yếu là metan (80 ÷ 95 %, có mỏ lên đến 99%), còn lại là các khí khác như etan, propan, butan. - Khí đồng hành: là khí nằm trong dầu. Khi khai thác dầu, có sự giảm áp ta sẽ thu được khí này. Thành phần chủ yếu vẫn là metan nhưng hàm lượng cấu tử nặng hơn (C2+) tăng lên đáng kể.

- Khí ngưng tụ: thực chất là dạng trung gian giữa dầu và khí, bao gồm các hydrocacbon như propan, butan. Phân loại theo hàm lượng khí axit - Khí chua: là khí có hàm lượng H2S > 1% thể tích, và hàm lượng CO2 > 2 % thể tích. - Khí ngọt: là khí có hàm lượng các khí axit ít : H2S < 1% thể tích, và hàm lượng CO2 < 2 % thể tích. Phân loại theo hàm lượng C3+ - Khí béo: là khí có hàm lượng C3+ >150 g/ cm3, có thể sản xuất ra khí tự nhiên hóa lỏng LNG ( liquefied natural gas), khí dầu mỏ hóa lỏng (liquefied petroleum gas) và sản xuất một số hydrocacbon riêng biệt cho công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu.

- Khí gầy: là khí có hàm lượng C3+ < 50 g/ cm3 , dùng làm nhiên liệu cho công nghiệp và sưởi ấm. Phân loại theo hàm lượng C2+ - Khí khô: là khí có hàm lượng C2+ < 10% thể tích. GVHD: HỒ TẤN THÀNH 24 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - Khí ẩm: là khí có hàm lượng C2+ > 10% thể tích. Ứng dụng của khí tự nhiên Khí dầu mỏ và khí tự nhiên có ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và đời sống: dùng cho sản xuất điện, cho các hộ công nghiệp, cho sảm xuất phân ure, cho hóa chất, cho năng lượng tiêu thụ trong các hộ gia đình, cho các ngành giao thông vận tải,.

Sử dụng làm nhiên liệu Ở nhiều nước đã dùng khí để phát điện (chiếm 70 ÷ 80 % sản lượng khí) bằng các nhà máy điện chạy bằng tuabin khí, tuabin khí chu trình hỗn hợp. Trong các ngành công nghiệp khác có thể sử dụng trong các lò đốt trực tiếp trong các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, luyện cán thép, sản xuất đồ gốm, thủy tinh cao cấp, sản xuất hơi cho các mục đích sấy, tẩy rửa. và yêu cầu công nghệ khác của các nhà máy chế biến thực phẩm, dệt, sợi. Trong giao thông vận tải LPG / CNG (khí tự nhiên nén) có thể thay thế các loại nhiên liệu được sử dụng trước đây là xăng, diesel cho các loại xe ô tô.

Nó là loại nhiên liệu sạch, ít gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra khí còn làm chất đốt lý tưởng dùng cho đun nấu trong gia đình và các dịch vụ (khách sạn, nhà hàng) khí còn dùng cho các hệ thống sưởi ấm hoặc điều hòa nhiệt độ ở những trung tâm lớn. Sử dụng làm nguyên liệu - Sản xuất phân đạm urê cho nông nghiệp, chất nổ cho khai khoáng và quốc phòng. - Sản xuất metanol bán sản phẩm, từ đó có thể điều chế ra MTBE (là một loại phụ gia tăng chỉ số octan cho xăng thì chì, giảm độc hại môi trường), sợi tổng hợp; metanol là nguyên liệu chính để sản xuất nhiều sản phẩm công nghiệp quan trọng như fomalin, axeton, metyl metacylat (MMA),dymetyltelephtalat( DMT), olefin.

- Sản xuất sắt xốp theo công nghệ hoàn nguyên trực tiếp thay cho phương pháp cốc hóa than truyền thống. GVHD: HỒ TẤN THÀNH 25 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.