q TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM ------------ BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Người hướng dẫn : PhD. Dương Chí Trung SV : Nguyễn Minh Tuấn Hoàng Ngọc Tùng Trần Lê Công Vinh Nguyễn Cẩm Tú Phạm Xuân Trường Lớp : K8-LHD Khóa : 2019 – 2023 Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 5 năm 2021 TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM ------------ BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Người hướng dẫn : PhD. Dương Chí Trung SV : Nguyễn Minh Tuấn Hoàng Ngọc Tùng Trần Lê Công Vinh Nguyễn Cẩm Tú Phạm Xuân Trường Lớp : K8-LHD Khóa : 2019 – 2023 Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 5 năm 2021 TÓM TẮT ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm thực hiện đồ án : Nhóm 6 Lớp: K8LHD Khóa: 2019-2023 Người hướng dẫn: 1. Dương Chí Trung – Trưởng ngành Kỹ Thuật Hóa Học, Trưởng bộ môn Lọc Hóa Dầu Tên Đồ án: “THIẾT KẾ THIẾT THÁP HẤP THỤ KHÍ CHUA BẰNG DUNG MÔI AMINE” Tóm tắt: Đồ án bao gồm các nội dung chính như sau: 1.
Tổng quan: tổng quan về các khái niệm cơ bản về khí chua, quá trình hấp thụ, nguyên lý hấp thụ, mục đích của quá trình hấp thụ, phương pháp tách khí chua, nguồn gốc của khí chua, thành phần của khí chua trong dầu, thông số nguyên liệu đầu vào, thông số của dòng amine, thông số của dòng khí thương phẩm; 2. Quy trình công nghệ: Giới thiệu, so sánh các quy trình công nghệ từng loại amine phổ biến được sử dụng trong chu trình hấp thụ khí chua, kết luận quy trình và loại amine được sử dụng; 3. Tính toán sơ bộ: Mô tả quá trình, phân loại và so sánh các packed, chọn packed, thông số sơ bộ trước khi sizing; 4. Tính toán tháp hấp thụ: tính toán đường kính tháp hấp thụ, áp suất hao hụt, hệ số khuếch tán, hệ số truyền nhiệt, chiều cao của packed.
ABSTRACT Project implementation team: Group 6 Grade: K8LHD Course: 2019-2023 Instructor: 1. Duong Chi Trung – Head of Chemical Engineering, Head of Refining and Petrochemical Department Project Name: “DESIGNING OF SOUR GAS ABSORBER WITH AMINE SOLUTION” Summary: The project includes the following main contents: 1. Overview: an overview of the basic concepts of sour gas, the absorption process, the principle of absorption, the purpose of the absorption process, the method of separating sour gas, the origin of the sour gas, the composition of the sour gas. sour gas in oil, input material parameters, amine flow parameters, commercial gas flow parameters; 2.
Technological process: Introduction and comparison of technological processes for each common amine used in the sour gas absorption cycle, conclusion of the process and the type of amine used; 3. Preliminary calculation: Describe the process, classify and compare packed, choose packed, preliminary parameters before sizing; 4. Calculation of absorption tower: calculation of absorption tower diameter, loss pressure, diffusion coefficient, heat transfer coefficient, packed height. MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN MÔN HỌC.
i DANH SÁCH HÌNH VẼ. iv DANH SÁCH BẢNG BIỂU. Các khái niệm cơ bản. Nguyên lý của tháp hập thụ.
Phương pháp tách khí chua. Nguyên liệu đầu vào. Thông tin dòng khí chua. Thông tin dòng amine vào tháp, với các thông số khác.
Thông số thiết bị. Thành phần nguyên liệu trước khi tới cụm ARU. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. TÍNH TOÁN SƠ BỘ.
Mô tả quá trình. Phân loại, so sánh, chọn packed. Thông số sơ bộ. TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ.
Đường kính tháp. Áp suất hao tổn. Hệ số khuếch tán. Hệ số truyền khối.
Chiều cao packed. ĐÁNH GIÁ AN TOÀN. Con người. Môi trường.
Hệ thống quản lý. Sức khỏe và an toàn. Môi trường. Lập kế hoạch & Nguồn lực.
Năng lực, Đào tạo & Nhận thức. Bảo trì thiết bị. An toàn trong quá trình hoạt động. Cải thiện HSE.
Đánh giá an toàn. Xác định mối nguy, rủi ro, những khía cạnh ảnh hưởng và phương pháp đo lường13 5. Phân mức rủi ro. Yêu cầu hành động.
15 iii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Mô tả nguyên lý tháp hấp thụ. 15 Hình 2: Tháp mâm. 19 Hình 3: Các loại tháp. 20 Hình 4: Sơ đồ nhà máy làm ngọt khí sự dụng dung môi amine.
34 Hình 5: Sơ đồ điển hình quá trình làm ngọt khí bằng dung môi MEA hiển thị nhiệt độ. 35 Hình 6: Sơ đồ dòng chảy DGA hiển thị nhiệt độ điển hình. 37 Hình 7: Sơ đồ dòng chảy MDEA hiển thị nhiệt độ điển hình. 37 Hình 8: Cấu hình của một số loại packed được sử dụng.
39 iv DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: Hàm lượng khí chua trong dầu thô. 15 Bảng 2: Thông tin dòng khí chua và tháp hấp thụ. 21 Bảng 3: lưu lượng dòng nguyên liệu. 22 Bảng 4: Thông tin dông amine vào tháp hấp thụ.
22 Bảng 5: Thông tin thiết lập cho tháp hấp thụ. 23 Bảng 6: Thành phần H2S và CO2 trong rich amine. 24 Bảng 7: Thành phần với dầu phối trộn 85% dầu Bạch Hổ và 15% dầu Dubai (số liệu lấy vào 2/11/2017). 24 Bảng 8: Bảng thể hiện công suất các dòng nguyên liệu đi vào cụm ARU (số liệu được lấy vào 2/11/2017).
25 Bảng 9: Điều kiện nhiệt độ của các dòng nguyên liệu và sản phẩm của cụm ARU (số liệu vào 2/11/2017). 25 Bảng 10: điều kiện vận hành dung môi. 26 Bảng 11: Các loại dung môi được nghiên cứu. 31 Bảng 12: Đặc tính của 4 loại packed.
39 Bảng 13: Hydraulic and mass-transfer parameters of the four packing types selected. 40 Bảng 14: Schematic drawing of the packed-bed absorber operating conditions. 40 Bảng 15: Thông tin sơ bộ. 1 Bảng 16: Ma trận xếp hạng rủi ro.
14 Bảng 17: Hậu quả. 14 Bảng 18: Yêu cầu về hành động. 15 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt LNG Liquefied natural gas Khí tự nhiên hóa lỏng ARU Amine Regeneration Unit Cụm tái sinh Amine RFCC Residue fluid catalytic Phân xưởng residue cracking xúc tác cracking LCO HDT Light cycle oil Hydrotreating Phân xưởng xử lý tạp chất cho LCO MEA Monoethanolamine Monoethanolamine DEA Diethanolamine Diethanolamine DGA Diglycolamine Diglycolamine DIPA Diisopropanolamine Diisopropanolamine MDEA Methydiethanolamine Methydiethanolamine vii DANH MỤC KÝ HIỆU Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt a Mass-transfer surface area Diện tích bề mặt truyền khối trên per unit volume một đơn vị thể tích ah Effective specific surface Diện tích bề mặt trao có ích của area of packing packing A Absorption factor Hệ số hấp thụ Ch Hydraulic factor Yếu tố thủy lực CL Mass-transfer factor Hệ số chuyển khối CP Hydraulic factor Yếu tố thủy lực CSflood CS coefficient at flooding Hệ số CS ở điều kiện ngập lụt conditions CV Mass-transfer factor Hệ số chuyển khối dP Effective particle diameter Đường kính hạt hiệu quả D Tower diameter Đường kính tháp DG Gas-phase diffusion Hệ số khuếch tán pha khí coefficient DL Liquid-phase diffusion Hệ số khuếch tán pha lỏng coefficient e/k Lennard-Jones parameter Tham số Lennard-Jones fflood Flooding factor Yếu tố ngập lụt Fp Packing factor Yếu tố packing Fr Froude number Chỉ số Froude G Mass velocity Vận tốc khối GMy Gas molar velocity Vận tốc phân tử khí GMx Liquid molar velocity Vận tốc phân tử chất lỏng viii Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt hL Liquid holdup Trữ lượng chất lỏng H Henry’s constant Hằng số Henry HtOG Overall height of a gas-phase Chiều cao tổng thể của bộ chuyển transfer unit pha khí kG Gas-phase convective mass- Hệ số truyền khối đối lưu pha khí transfer coefficient kL Liquid-phase convective Hệ số truyền khối đối lưu pha lỏng mass-transfer coefficient Km Overall volumetric mass- Hệ số truyền khối thể tích tổng thể transfer coefficient Kv Volumetric mass-transfer Hệ số truyền khối thể tích coefficient KW Wall factor Yếu tố wall m Mass flowrate Lưu lượng lớn M Molecular weight Trọng lượng phân tử n Factor Hệ số N Molar flowrate Lưu lượng mol NtOG Overall number of gas-phase Tổng số đơn vị chuyển pha khí transfer units ΔPlimit/Z Maximum pressure drop Giảm áp suất tối đa cho phép permitted ΔP0/Z Dry pressure drop Giảm áp suất ΔP/Z Overall pressure drop Tổng áp suất giảm P Pressure Sức ép Q Volumetric flowrate Lưu lượng thể tích R Ideal gas constant Hằng số khí lý tưởng %R Removal percent Phần trăm loại bỏ ix Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Re Reynolds number Số Reynolds Sc Schmidt number Số Schmidt T Temperature Nhiệt độ T* Factor Hệ số v Velocity Vận tốc vflood Velocity at flooding Vận tốc ở điều kiện ngập lụt conditions V Molar volume Khối lượng mol X Flow parameter Tham số dòng chảy x Mole fraction in liquid phase Phần mol trong pha lỏng y Mole fraction in gas phase Phần mol trong pha khí y* Mole fraction in gas phase in Phần mol trong pha khí ở trạng thái equilibrium with the liquid cân bằng với chất lỏng Z Parking height Chiều cao parking CHỮ HY LẠP Density Tỉ trọng μ Viscosity Độ nhớt σ Collision diameter Đường kính va chạm σAB Average collision diameter Đường kính va chạm trung bình ψ0 Dry-packing resistance Hệ số trở dry-packing coefficient Packing porosity or void Độ xốp hoặc phần rỗng packing fraction ΩD Diffusion collision integral Tích phân va chạm khuếch tán Distribution coefficient Hệ số phân phối x Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt CHỈ SỐ DƯỚI (abs) Absorbed Hấp thụ CO2 Carbon dioxide Khí cacbonic eth Ethanol Ethanol G Gas-phase / Gaseous Pha khí / Khí L Liquid-phase / Liquid Pha lỏng / lỏng W Water Nước (1) Bottom of column Đáy tháp (2) Top of column Đầu tháp xi Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 4 tháng 7 năm 2022 TM. Nhóm tác giả báo cáo Nhóm trưởng ( kí, ghi rõ họ tên ) Nguyễn Minh Tuấn xii 1.
Các khái niệm cơ bản Hấp thụ là một hiện tượng vật lý hoặc hóa học hoặc một quá trình trong đó các nguyên tử, phân tử hoặc ion đi vào một số pha khối - vật chất lỏng hoặc rắn. Đây là một quá trình khác với quá trình hấp phụ, vì các phân tử trải qua quá trình hấp thụ sẽ bị chiếm thể tích chứ không phải bởi bề mặt (như trong trường hợp hấp phụ). [1] Khí thường lẫn các tạp chất như CO2, H2S, COS, RSH, và đôi khi là SO2. Phổ biến nhất trong khí tự nhiên là CO2 và H2S.
Một chất khí được xác định là có tính axit hay không sau khi nó được trộn với nước. Thang đo PH nằm trong khoảng từ 0 đến 14, bất kỳ thứ gì trên 7 là cơ bản trong khi bất kỳ thứ gì dưới 7 là axit. Nước có PH trung tính là 7 nên một khi trộn một chất khí với nước, nếu hỗn hợp tạo thành có PH nhỏ hơn 7 thì có nghĩa là nó là một chất khí có tính axit.