Tiểu luận: Quá trình làm ngọt khí sử dụng MEA

Đây là tiểu luận nói về quá trình làm ngọt khí loại H2S và CO2 trong khí sử dụng công nghệ 1 cấp và 2 cấp BASF. Trong công nghiệp chủ yếu dùng phương pháp hấp thụ để làm sạch khí khỏi H2S và CO2, tùy thuộc vào hàm lượng các tạp chất axit sử dụng các dung môi hấp thụ khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận: Quá trình làm ngọt khí sử dụng MEA I) ĐẶT VẤN ĐỀ:Hằng ngày, chúng ta sử dụng rất nhiều khí trong công nghiệp hóa dầu hay làm chấtđốt… Khí đó được lấy chủ yếu từ nguồn khí tự nhiên, khí đồng hành, hay khí tổnghợp. Tuy nhiên những nguồn khí đó chưa thể sử dụng ngay được mà cần phải trảiqua quá trình xử lý (hay loại bỏ các tạp chất…) vì ngoài thành phần chính là các khíHydrocacbon thì khí đồng hành còn có chứa các thành phần khác như H2S, CO2, N2….. chúng gây ăn mòn thiết bị, ảnh hưởng đến các quá trình chế biến sau. Vì vậyquá trình khử chua (loại H2S , CO2 ) là rất quan trọng trong việc xử lý khí. Để hiểu rõhơn về vấn đề, em đã chọn đề tài làm ngọt khí sử dụng MEA để nghiên cứu.II) GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ1) Thành phần của khí tự nhiên và khí đồng hành Bảng 1: Thành phần khí ở bể Cửu Long (% theo thể tích) (1)Sv: Nguyễn Hồng Hải- Lọc hóa dầu AK55Page 1 Bảng 2: Thành phần khí ở bể Nam Côn Sơn (% theo thể tích) (1) Bảng 3: Thành phần khí ở bể Malay-Thổ Chu (% theo thể tích) (1)2) Ảnh hưởng của H2S, CO2 tới thiết bị, môi trường - Ảnh hưởng của H2S + H2S gây ăn mòn đường ống và thiết bị. + Làm ngộ độc xúc tác. + Cháy tạo SO2 gây ô nhiễm môi trường. - Ảnh hưởng của CO2: CO2 là oxit axit, nó gây ăn mòn thiết bị, đồng thời khi vận chuyển nó dể gây lắngđộng paraffin. CHLB Nga quy định hàm lượng H2S < 22mg/m3. Còn CO2 không quy định cụ thể.Ở Mỹ, H2S < 5,7% và CO2 ta cần phải loại bỏ H2S và CO2 xuống hàm lượng cho phép.Sv: Nguyễn Hồng Hải- Lọc hóa dầu AK55Page 2 3) Phương pháp làm ngọt khí ( loại H2S và CO2) Trong công nghiệp chủ yếu dùng phương pháp hấp thụ để làm sạch khí khỏi H2Svà CO2 . tùy thuộc vào hàm lượng các tạp chất axit mà người ta sử dụng các dungmôi hấp thụ khác nhau. Các chất hấp thụ cần thõa mãn các yêu cầu sau:+Có tính hấp thụ chọn lọc (đây là tính hất quan trọng nhất)+Độ nhớt của chất hấp thụ nhỏ+Nhiệt dung riêng bé, tiêu tốn ít năng lượng cho quá trình tái sinh+Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của cấu tử bị hấp thụ. Nhờ vậy dể dàng tái sinh bằng phương pháp chưng cất (nhả hấp thụ). + Nhiệt độ đóng rắn thấp, không bị đóng rắn ở nhiệt độ làm việc. + Không tạo thành kết tủa khi hấp thụ+ Ít bay hơi, mất mát ít trong quá trình tuần hoàn chất hấp thụ. +không độc, không gây ô nhiễm môi trường, không ăn mòn thiết bị. Bảng 4: các dung môi hay sử dụng và đặc tính của các dung môi hấp thụ khí(2) Trong quá trình hấp thụ hóa học, đáng chú ý nhất là dung môi MEA. Phươngpháp này đã được sử dụng từ năm 1930, hiện nay sử dụng rất rộng rãi. Để làm sạchSv: Nguyễn Hồng Hải- Lọc hóa dầu AK55Page 3khí ta dung MEA ở 15-20% trong nước, ta không sử dụng ở nồng độ cao hơn vì khihấp thụ, các axit với nồng độ bão hòa cao hơn sẽ làm tăng tính ăn mòn của thiết bị.Gần đây người ta có thêm chất ức chế ăn ăn mòn nên có thể sử dụng với nồng độlên tới 30%. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng phản ứng cao, ổn định, dễtái sinh.b) cơ sở của phương phápcơ sở của phương pháp là các phản ứng : 2HOCH2 CH2NH2 + CO2 + H2O => (HOCH2CH2NH 2)2 CO3 2HOCH2 CH2NH2 + H2S => (HOCH2CH2NH 2)2 S Quá trình hấp thụ H2S và CO2 bằng MEA xảy ra ở áp suất cao và ở nhiệt độ 25-40oC, còn tái sinh MEA thực hiện ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ 150oC.c) Nguyên lý hoạt độngc.1) Công nghệ hấp thụ 1 cấp: phương pháp hấp thụ sử dụng MEA chỉ thích hợp xử lý khí khi nồng độ các tạpchất H2S và CO2 nằm trong khoảng 0,5-2,5% thì mới đạt hiệu quả cao. Vì vậy khínếu có hàm lượng H2S và CO2 lớn hơn 2…2,5% mol thì trước khi đi dùngmonoetanolamin hấp thụ cần sử dụng các chất hấp thụ rẻ tiền như Na2CO3 vàK2CO3 làm sạch khí sơ bộ và giảm nồng độ xuống 2..2,5%mol. Sau đó mới dùngMEA làm sạch xuống độ sạch yêu cầu nhỏ hơn 0,5%. Hình1: sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ bằng MEA 1 cấp (1)Sv: Nguyễn Hồng Hải- Lọc hóa dầu AK55Page 4 1-Tháp hấp thụ, 2,3,4-Thiết bị phân ly, 5,6- thiết bị làm nguội bằng không khí7,8-thiết bị làm lạnh bằng nước, 9-thiết bị trao đổi nhiệt, 10-thiết bị nhả hấp thụ,11-bộ phân đun nóng, I-Khí nguyên liệu, II-Khí sạch(khí ngọt), III-dung môi bão hòa,IV-khí phân ly, V-Dung môi đã nhả hấp phụ một phần, VI-Khí axit, VII-dung môi đãtái sinh tuần hoàn trở lại thiết bị hấp thụ. Nguyên tắc hoạt động được miêu tả trên hình vẽ, các mũi tên chỉ chiều đi của khíhoặc dung môi: Quá trình làm sạch được thực hiện trong tháp hấp thụ và các thiết bị phu trợ. Khíđược dẫn vào từ phần dưới của tháp, dòng khí chuyển động từ dưới lên. Còn dungdịch sạch monoetanolamin đi từ trên xuống. Khí đã được làm sạch lấy ra từ đỉnhtháp, dung dịch sau khi hấp thụ chứa H2S và CO2 sẽ được tháo ra đáy tháp. Dung dịchnày được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt sau đó đưa vào tháp nhả hấp thụ, giải phóngkhí ra ở đỉnh tháp còn dung dịch đã hấp thụ tái sinh được lấy ra ở đáy tháp.c. ...