Mục lục
Trang
mở đầu .............3
Phần I : tổng quan.........................................................................5

CHƯƠNG I : Phần lý thuyết cơ bản............................................5
I.1 Khái niệm chung về sấy khí...................................................5
I.2 Nguyên tắc chung của phơng pháp sấy khô khí....................7
I.3 Các phơng pháp sấy khô khí...................................................7
I.3.1 Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp phụ........................7
I.3.2 Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp thụ.........................8

CHƯƠNG II : Hấp thụ - Sấy khô khí bằng dung môi DEG. .13
II.1 Một số tính chất hoá lý của dung môi DEG..........................13
II.2 Cơ sở hóa lý của quá trình...............................................16
II.2.1 Độ hoà tan của khí trong lỏng.....................................17
II.2.2 ảnh hởng của hàm ẩm................................................17
II.2.3 Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khí
vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG.......................................18
II.2.4 Sự phụ thuộc áp suất hơi bão hoà của dung dịch DEG
vào nhiệt độ....................................................................................19
II.2.5 ảnh hởng của lợng dung môi đến quá trình hấp thụ. 19
ii.3 Công nghệ sấy khí bằng chất hấp thụ DEG..................21
II.3.1 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí
bằng DEG..........................................................................................21
II.3.2 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí
với sự tái sinh chân không DEG........................................................22
II.3.3 Sơ đồ nguyên tắc nguyên tắc công nghệ sấy khô khí
bằng DEG với sự bổ sung DEG.........................................................24

Nguyễn Thị Thu

dầu Vinh 2003 - K47

1

Hoá


phần II : tính toán thiết kế........................................................26
A - Tính toán thiết kế tháp hấp thụ..................................26
I. Hàm lợng ẩm của hỗn hợp khí.............................................26
II. Tính lu lợng chất làm khô DEG lỏng..................................30
III. Tính cân bằng vật liệu của thiết bị hấp thụ.................32
VI. Tính cân bằng nhiệt lợng cho thiết bị hấp thụ..............36
B - Tính toán thiết kế tháp nhả hấp thụ...........................42
I. Tính cân bằng vật liệu cho tháp nhả hấp thụ..................44
II. Tính cân bằng nhiệt lợng cho tháp nhả hấp thụ..............51
phần III : tính toán thiết kế thiết bị chính...........................60
A - Tính toán tháp hấp thụ..................................................60
I. Tính kích thớc tháp hấp thụ...............................................60
II. Tính đờng kính tháp hấp thụ..........................................62
III. Tính chiều cao tháp hấp thụ............................................63
B - Tính toán tháp nhả hấp thụ...........................................65
I. Tính số đĩa lý thuyết.......................................................65
II. Tính đờng kính tháp nhả hấp thụ...................................66
III. Tính chiều cao tháp nhả hấp thụ.....................................67
phụ lục.................................................................................................
kết luận..............................................................................................

Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47


2

Hoá


tài liệu tham khảo............................................................................

Mở đầu
Cùng song song và phát triển với những ngành công nghiệp khác
thì ngành dầu khí Việt Nam cũng đã phát triển và đang trên đà
phát triển mạnh, ngày càng cao hơn với những kỹ thuật - khoa học.
Những nhà máy hiện đại ra đời nh nhà máy sử lý khí Dinh Cố, nhà
máy sử lý khí đầu tiên của nớc ta đã chính thức đi vào hoạt động
từ tháng 12 năm 1998 cung cấp khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG) phục vụ
cho công nghiệp và cho dân dụng. Các dự án khí - điện - đạm số 1
ở Vũng Tàu, dự án khí - điện - đạm số 2 ở Cà Mau đã và đang
triển khai thực hiện nhằm sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu
khí tự nhiên, khí đồng hành của đất nớc.
Kỹ thuật khí hoá nhiên liệu lỏng và kỹ thuật chế biến khí thiên
nhiên, khí dầu mỏ là những ngành kỹ thuật phát triển mạnh ở
những năm gần đây, đặc biệt là sau đại chiến Thế Giới lần thứ 2.
Hiện nay hầu hết các nớc công nghiệp tiên tiến trên Thế Giới đã xây
dựng hàng nghìn nhà máy công suất lớn để chế biến khí tự nhiên
và khí dầu mỏ. Sở dĩ ngành công nghiệp này phát triển mạnh nh
vậy vì những nguyên nhân sau:
Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

3


Hoá


ở nhiều nớc trên Thế Giới đặc biệt là Liên Xô, và một số nớc khác
tìm thấy nhiều mỏ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ có trữ lợng lớn nên
đó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền giá thành hạ. Sản phẩm thu đợc từ
quá trình chế biến khí tự nhiên và dầu mỏ có chất lợng cao nhờ
chế độ kỹ thuật ở đây khống chế khá chặt chẽ.
Quá trình chế biến khí tự nhiên, khí dầu mỏ đợc tiến hành
trong một pha gọi là pha khí nên rất dễ cơ khí hoá và tự động hoá,
năng suất lao động cao.
Khí dầu mỏ, khí tự nhiên là những nguyên liệu rất quý đẻ sản
xuất các hợp chất hữu cơ và một phần các hợp chất vô cơ quan
trọng cho nền kinh tế quốc dân và quốc phòng đó là nguồn
nguyên liệu quý giá nhất cho tổng hợp hoá học.
Sấy khô nhằm để tách nớc là quá trình quan trọng để tách khí,
thu đợc khí khô trớc khi đợc chế biến sâu hơn, sấy khí là quá
trình đợc sử dụng đầu tiên trong dây chuyền công nghệ chế biến
khí.

Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

4

Hoá


Phần I : Tổng quan

Chơng I : Phần lý thuyết cơ bản.
I.1. Khái niệm chung về sấy khí.
Khí đồng hành và khí tự nhiên khai thác từ lòng đất thờng bão
hoà hơi nớc, hàm lợng hơi nớc phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ,
thành phần hoá học của khí. Mỗi một giá trị nhiệt độ, áp suất sẽ t-

Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

5

Hoá


ơng ứng với hàm lợng hơi nớc cực đại có thể có nhất định. Hàm lợng
ẩm tơng ứng với hơi nớc bão hoà tối đa gọi là cân bằng. ngời ta
phân chia độ ẩm của không khí thành độ ẩm tơng đối và tuyệt
đối. Độ ẩm tuyệt đối của không khí là khối lợng hơi nớc có trong
một đơn vị thể tích hoặc đơn vị khối lợng khí (đo bằng g/m3
hoặc g/Kg khí). Độ ẩm tơng đối là tỷ lệ giữa khối lợng hơi nớc có
trong hỗn hợp khí và lợng hơi nớc cực đai có thể có trong thể tích
khí đã cho dới các điều kiện bão hoà (đo bằng phần trăm hay phần
đơn vị). Nếu giảm nhiệt độ của khí có chứa hàm lợng ẩm bão hoà
cực đại, giữ ở áp suất không đổi thì một phần hơi nớc sẽ ngng tụ
đợc gọi là điểm sơng của khí tại một áp suất nhất định.
Nhằm xác định hàm lợng ẩm cân bằng của khí thiên nhiên ngời
ta sử dụng:
- Quan hệ giữa áp suất riêng phần và thành phần lỏng hơi.
- Sử dụng các đờng cong thực nghiệm phụ thuộc của hàm
ẩm vào nhiệt độ và áp suất.

- Hiệu chỉnh các đờng cong trên khi có mặt của H2S, CO2, N2.
- Sử dụng phơng trình trạng thái P - V - T.
Thông thờng ngời ta sử dụng các đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc
hàm lợng ẩm của khí thiên nhiên vào nhiệt độ (tỷ trọng của khí so
với không khí là 0,6). Khi tỷ trọng của khí lớn hơn 0,6 và khi có các
muối ở trong nớc thì hàm lợng ẩm suy ra từ đồ thị này cần phải
nhân tơng ứng với hệ số C1 (hoặc C2). Khi tỷ trọng khí và hàm lợng
Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

6

Hoá


muối tăng thì lợng ẩm trong khí sẽ giảm (ở những điều kiện gần
giống nhau). Một số yếu tố khác cũng ảnh hởng đến hàm lợng ẩm
cân bằng trong khí nh sự có mặt của propan, các hydro-cacbon
nặng: H2S, CO2, N2, sự hiện diện của H2S và CO2 làm tăng hàm lợng
ẩm, còn N2 lại làm giảm. Vì vậy nếu trong khi có một lợng lớn các
khí hydro-cacbon nặng: CO2, H2S thì lợng ẩm tính theo đồ thị có
thể khác xa so với thực tế. Khi lợng H2S trong khí thấp hơn 20% thì
giá trị hàm lợng ẩm cân bằng có thể xác định theo Sherm và
Kempbel (sai số cực đại không quá 6%).
Hàm lợng hơi nớc trong khí đồng hành và khí thiên nhiên cần
phải biết vì hơi nớc có thể bị ngng tụ trong các hệ thống công
nghệ sử lý khí sau này, kết quả tạo các điều kiện hình thành các
hydrat (các chất tinh thể rắn) dễ đóng cục chiếm các khoảng
không trong ống dẫn hay các thiết bị, phá vỡ điều kiện làm việc
bình thờng đối với các dây chuyền khai thác, vận chuyển, chế

biến khí. Ngoài ra sự có mặt của hơi nớc và các hợp chất chứa lu
huỳnh (H2S và các chất khác) sẽ là tiền đề thúc đẩy sự ăn mòn kim
loại, làm giảm tuổi thọ, thời gian sử dụng của các thiết bị, công
trình.
Ngoài ra điều kiện hình thành các hydrat còn phụ thuộc vào
hàm lợng của muối vô cơ trong nớc, hàm lợng của chúng tăng sẽ dẫn
đến giảm nhiệt độ bắt đầu tạo thành hydrat. Nhiệt độ này củng
phụ thuộc vào các thành phần của khí. Ví dụ: Nhiệt độ bắt đầu
Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

7

Hoá


tạo thành hydrat của metan khi có mặt propan, H 2S và CO2 sẽ thấp
hơn so với khi vắng mặt những chất này.
Nh vậy với nhũng tác hại của hàm lợng hơi nớc trong khí nói ở trên
thì để giải quyết những vấn đề có hại nh vậy ngời ta đa phơng
pháp sấy khô khí nhằm tách hơi nớc trong khí để ngăn ngừa sự
hình thành các hydrat, sử dụng rộng rãi phơng pháp ức chế - là phơng pháp đa vào dòng khí các chất khác nhau (gọi là chất ức chế)
làm hạ nhiệt độ tạo thành hyđrat nh metanol, glycol... phơng pháp
sấy khô (tách nớc) khí dựa trên cơ sở tách nớc ra khỏi khí bằng các
chất hấp thụ lỏng hoặc rắn.

Trong hai phơng pháp trên thì

sử dụng phơng pháp sấy khô vì nó dễ tiến hành, dễ thao tác, thiết
bị đơn giản(IV - 89).

I.2. Nguyên tắc của phơng pháp sấy khô khí.
Khí đợc sấy khô nhằm mục đích tách hơi nớc và tạo cho khí có
nhiệt độ điểm sơng theo nớc thấp hơn so với nhiệt độ cực tiểu mà
tại đó khí đợc vận chuyển hay chế biến.
Nguyên tắc chung là ngời ta dùng các dung môi lỏng hoặc rắn
để hấp thụ hơi nớc, hơi nớc sẽ bị ngng tụ rồi tách khỏi khí dới những
dạng sơng. Còn khí khô thì thoát ra trên đỉnh tháp hấp thụ, quá
trình sấy khí thờng dùng các dung môi để hấp thụ hoặc hấp phụ
hơi nớc.

Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

8

Hoá


I.3. Các phơng pháp sấy khô khí :
Trong công nghệ chế biến khí, có nhiều phơng pháp làm giảm
hàm lợng ẩm có trong khí đợc sử dụng sao cho áp sất riêng phần của
hơi nớc nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat. Nhng trong đa số
trờng hợp nếu chỉ làm lạnh sẽ không đủ và khó điều khiển quá
trình. Hiện nay các phơng pháp hấp thụ và hấp phụ rất phổ biến.
I.3.1. Sấy khô khí bằng phơng pháp hấp phụ.
Khi cần phải sấy khí đến độ hạ điểm sơng tới 1000C ữ 1200C
và yêu cầu khí sau khi sấy có điểm sơng rất thấp - 600C ữ - 900C,
ngời ta sử dụng phơng pháp hấp phụ. Trong công nghiệp chế biến
khí ngời ta thờng dùng silicagel, ôxit nhôm hoạt tính, boxit hoạt
tính, zeolit 4A và 5A. Các chất hấp phụ đều có bề mặt riêng lớn

200800 m2/g. Điểm sơng của khí sản phẩm sau khi sấy phụ thuộc
vào chất hấp phụ đã chọn và công nghệ đã thiết kế. Khi tính toán
thiết kế sơ đồ công nghệ sử dụng giá trị điểm sơng có thể đạt
đợc với các chất hấp phụ thờng dùng nh sau :
Chất hấp thụ

Điểm sơng của khí sau
khi sấy

Silicagel
Oxit nhôm hoạt tính
Zeolit (rây phân

-600C (-760F)
-730C (-1000F)
-900C (-1300F)

tử)

Nguyễn Thị Thu
dầu Vinh 2003 - K47

9

Hoá


Sơ đồ công nghệ sấy khí bằng phơng pháp này đơn giản nhất
bao gồm hai tháp. Nhng trong thực tế công nghiệp ngời ta sử dụng
hai hoặc ba tháp, tháp thứ nhất làm nhiệm vụ hấp phụ, tháp thứ hai

làm nhiệm vụ nhả hấp phụ, tháp thứ ba làm lạnh chất hấp phụ sau
khi tái sinh. Trong nhiều trờng hợp có thể có bốn tháp, trong đó hai
tháp thực hiện hấp phụ, một tháp tái sinh và một tháp làm nguội.
Các tháp này làm việc luân phiên cho phép thực hiện quá trình sấy
khí liên tục.
Trong quá trình làm việc, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ bị
giảm dần do tạo cốc trên bề mặt, đặc biệt lớp trên cùng bị giảm
hoạt tính nhanh nhất. Vì vậy sau một thời gian cần phải thay chất
hấp phụ mới (khoảng từ 2 ữ 5 năm, tuỳ thuộc vào bản chất và điều
kiện làm việc đối với từng chất hấp phụ) (I - 112).
I.3.2. Sấy khí bằng phơng pháp hấp thụ.
Sấy khí bằng phơng pháp hấp thụ đợc sử dụng rộng rãi để sấy
khô khí tại các công trình ống dẫn khí cũng nh trong các nhà máy
chế biến khí. Chất hấp thụ sấy khô là những dung dịch đậm đặc
của mono-, đi-, và trietylenglycol.
Sự sấy khô khí bằng các chất hấp thụ này dựa trên sự khác biệt
về áp suất riêng phần của hơi nớc trong khí và trong chất hấp thụ.
Giá trị điểm sơng của khí, về nguyên tắc đợc đảm bảo bằng
dung dịch của các glycol.
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

10


Phơng pháp này có sơ đồ thiết bị đơn giản, dễ tính toán thiết
kế, dễ vận hành, quá trình liên tục nên có thể tự động hoá giá
thành thiết bị thấp, ít tiêu hao tác nhân sấy khí, các chất hấp thụ
dễ chế tạo. Các rợu hai chức này hoà tan hoàn toàn trong nớc với bất
kỳ tỷ lệ nào, các dung dịch này không ăn mòn, cho phép dùng kim

loại rẻ tiền để chế tao thiết bị. Một tính chất quan trọng của glycol
là khả năng làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch nớc và
trên hình 1 (phụ lục) là các đờng cong nhiệt độ đông đặc của
các dung dịch glycol có nồng độ khác nhau. Tính chất này cho
phép có thể dùng dung dịch nớc của các glycol làm chất hấp thụ nớc
ở nhiệt độ âm.
Ký hiệu dùng trong đồ thị: etylenglycol
- trietylenglycol
----- dietylenglycol
Khi cần sấy một lợng khí tơng đối lớn thì dùng phơng pháp hấp
thụ, dùng dietylenglycol (DEG) và trietylenglycol (TEG) là kinh tế
hơn nhất, cả về vốn đầu t và tiêu tốn năng lợng (I - 116).
Các yêu cầu của dung môi hấp thụ :
Các chất hấp thụ dùng để sấy khí phải đáp ứng những yêu cầu
sau (I - 116):
- Có khả năng hấp thụ hơi nớc trong khoảng rộng nồng độ, áp
suất, nhiệt độ.
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

11


- Có áp suất hơi bão hoà thấp để mất mát trong quá trình là ít
nhất.
- Nhiệt độ sôi khác nhiệt độ sôi của nớc để dễ dàng tách nớc
(dễ dàng nhả hấp thụ để tái sinh dung môi).
- Độ nhớt thấp đảm bảo tiếp xúc tốt với hỗn hợp khí trong thiết
bị hấp thụ, thiết bị trao đổi nhiệt.
- Có độ chọn lọc cao đối với các cấu tử có mặt trong khí, nghĩa

là khả năng hấp thụ hơi nớc cao, đồng thời khả năng hoà tan
thấp các hydro-cacbon có trong khí.
- Tính ăn mòn kém.
- Khả năng tạo bọt kém khi tiếp xúc với dòng khí.
- Có độ bền nhiệt và bền oxi hoá cao.
- Không độc hại cho ngời làm việc, không gây ô nhiễm môi trờng.
- Giá thành rẻ.
Những chất hấp thụ thoã mãn yêu cầu trên đợc sử dụng phổ biến
là glyxerin, các glycol nh etylenglycol (EG), dietylenglycol (DEG),
propylenglycol (PG), trietylenglycol (TEG) Glyxerin đã đợc sử dụng
từ năm 1929. Etylenglycol đợc sử dụng trong công nghiệp đầu tiên
vào năm 1936. Dới đây là một số u, nhợc điểm của từng loại chất
hấp thụ - sấy khô (IV - 97):

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

12


Chất hấp thụ

u điểm

Nhợc điểm

Dietylenglycol

- Độ hút ẩm cao, khá


- Tiêu hao do thất

(DEG)

bền khi có mặt các hợp

thoát cao hơn so với

chất lu huỳnh, oxi và

trietylenglycol. Khi

cacbonic ở nhiệt độ

tái sinh khó thu đợc

thờng dung dịch đậm

dung dịch có nồng

đặc không bị đông

độ DEG > 95%.

đặc.

Điểm sơng thấp
hơn so với khi sử
dụng
trietylenglycol. Giá

thành cao

Trietylenglycol

- Độ hút ẩm cao. Tạo đ-

- Đòi hỏi chi phí

(TEG)

ợc điểm sơng cho khí

đầu t cao, có khả

sấy cao (27,80C ữ

năng tạo màng khi

47.30C). Độ bền cao khi

có mặt các chất

có mặt các chất lu

lỏng hydro-cacbon

huỳnh, oxi, cacbonic ở

nhẹ, độ hoà tan


nhiệt độ bình thờng.

của hydro-cacbob

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

13


Khi tái sinh dễ dàng

trong TEG cao hơn

thu đợc dung dịch

so với DEG.

nồng độ cao > 99%.
Dung dịch nồng độ
cao không bị đông
đặc. Độ bay hơi của
TEG < DEG.
Dung dịch MEA

- Chất hấp thụ này có

- Độ thất thoát lớn

(mono etanol


thể tách nớc, lu huỳnh,

hơn so với khi sử

amin) 10% ữ

cacbonic ra khỏi khí,

dụng TEG. chỉ sử

30%; DEG 60% ữ

tức là đồng thời vừa

dụng để sấy khô

80%; Nớc 5% ữ

sấy khô vừa làm sạch

và làm sạch các khí

10%.

khí. Khả năng tạo màng có tính axit. Dễ
rất thấp.

gây ăn mòn kim
loại ở nhiệt độ tái

sinh, điểm sơng
của khí thấp.

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

14


Etylenglycol (EG)

- Chất hấp thụ này có

- Độ hoà tan của các

nhiệt độ đông đặc

hyđrocacbon trong

thấp, khả năng ngăn

chất hấp thụ EG

ngừa sự tạo thành

cao hơn so với DEG

hydrat cao nhất.

vàTEG, áp suất hơi

cao hơn do đó khả
năng mất mát trong
quá trình làm việc
lớn.

Propylenglycol

- PG có hai đồng

- Độ hoà tan hydro-

(PG).

phân, đồng phân 1,2- cacbon trong chất
PG; 1,3- PG; Đồng phân hấp thụ cao hơn
1,2-PG dùng làm chất

DEG, có khả năng

hấp thụ sấy khí tốt, giá tạo bọt, độ chọn
thành rẻ hơn DEG và

lọc không cao.

TEG, nhiệt độ đông
đặc rất thấp (- 600C).
Cho phép sử dụng ở
những vùng giá lạnh
So sánh qua u, nhợc điểm của các chất hấp thụ thì việc lựa
chọn dung môi hấp thụ DEG là u việt hơn cả vì giá thành cao nhng

nó rất bền đối với các tạp chất cơ học có mặt trong khí và nó có áp
suất hơi bão hoà rất thấp, dễ nhả hấp thụ vì nhiệt độ sôi của DEG
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

15


lớn hơn nhiệt độ sôi của nớc, nó không bị đông đặc và điều quan
trọng là không tạo màng. Độ hoà tan của hyđrocacbon trong DEG
thấp hơn. Vì vậy sử dụng dung môi DEG trong quá trình sấy khô
khí bằng phơng pháp hấp thụ là kinh tế, phạm vi rộng có thể sấy
một lợng khí tơng đối lớn.

Chơng II : Hấp thụ - sấy khô khí bằng dung môi
Dietylenglycol.
II.1. Một số tính chất hoá lý của dung môi Dietylenglycol.
Các glycol là những dung môi lỏng (hay các rợu đa chức) dùng
trong quá trình sấy khí nhằm mục đích tách ẩm (hay hút nớc)
trong khí, các dung môi sử dụng nh : DEG, PG, TEG, EGGlyxerin.
Những chất hấp thụ trên đều có những u, nhợc điểm riêng nhng
trong các chất hấp thụ trên thì ta dùng chất hấp thụ - sấy khô khí là
hiệu quả nhất cả về vốn, đầu t và năng suất.
Một số tính chất hoá lý của dung môI DEG (I-117, VIII-336):
Khối lợng phân tử:
106,12
Tỷ trọng tơng đối:

20
20


1,118
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

16


Nhiệt độ sôi ở 760mmHg:
224,80C
Nhiệt độ nóng chảy:

-

80C
Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ:
1640C
Nhiệt độ tái sinh:
1640C
Độ nhớt ở 200C:

35,7

cP
Nhiệt dung riêng:

2,09

Kj/Kg0c
áp suất hơi, at, 250C:

0,01
Chỉ số khúc xạ, 250C:
1,446
<

Chỉ số axit, mg của KOH/g:
0,05

<

Sự tuyển ớt (tuyển khoáng), wt%:
0,02
Tỷ nhiệt, 250C:
0,05
Điểm cháy, 0C:

138

Nhiệt độ bốc cháy, 0C:
143
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

17


Điểm sôi, 760mmHg,0C:

244,8


Điểm sôi, 760mmHg,0F:
472.6
Tỷ trọng ở 250C, g/cm3:
1,113
Tỷ trọng ở 600C, g/cm3:
1,088
Nhiệt độ hạ điểm chảy,0C:

-

54
Độ nhớt, cP, ở 250C:

28,2

Độ nhớt, cP, ở 600C:

6,99

Chng cách lỏng:

0,3

Màng hơi ngng tụ:

0,17

Tinh chế, %
99,60
Sức căng bề mặt, N/m2 (200C):

4.85
Độ nhớt ở 200C :

36,0

áp suất hơi ở 200C, Pa:
2,7
Giới hạn nổ thấp:
0,7
Nhiệt độ điểm cháy của hydro-cacbon
9,29
Cao nhất ở 250C:
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

18


Những đặc trng của DEG :
DEG có độ hoà tan hydro-cacbon thấp, khả năng tạo bọt kém. ở
những áp suất cao ngời ta hay dùng DEG vì có độ chọn lọc cao. Độ
hoà tan của khí tự nhiên trong TEG cao hơn 25% ữ 30% so với DEG.
Trong quá trình sấy khí mất mát glycol khoảng 0,25 ữ 0,75 lít trên
1000 lít chất lỏng ngng tụ, do sự hoà tan của glycol trong pha ngng
tụ phụ thuộc vào thành phần khí đa vào sấy.
Nhiệt độ đông đặc của DEG thấp (- 400C) có thể sử dụng đợc
ở những vùng có điều kiện khí hậu thay đổi. Độ nhớt của dung
dịch DEG trong nớc tăng lên với sự tăng nồng độ và độ nhớt của
dung dich giảm đi khi tăng nhiệt độ .
Trong thực tế có trờng hợp cần sấy khí ở nhiệt độ thấp, khi đó

dung dịch DEG trong nớc có độ nhớt rất cao, chúng trở nên quánh lại
làm giảm khả năng tiếp xúc, trao đổi giữa dung dịch DEG và khí
ẩm. DEG chỉ sử dụng đợc ở nhiệt độ cao hơn -100C, nhiệt độ dới
-100C có độ nhớt rất cao, khó tách khỏi pha lỏng nếu có dầu trong
đó. Còn khi nhiệt độ vào khoảng -8 0C ữ - 70C thì DEG trở thành
chất rắn. Vì vậy, để giảm độ nhớt của dung dịch DEG ngời ta
thêm các dung môi hữu cơ. Các dung môi này cũng đồng thời làm
chất sấy và không có khả năng tạo bọt nh rợu, benzylic, phenyletylic,

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

19


các rợu thơm, rợu thẳng Các chất này đều có độ nhớt nhỏ hơn
DEG tan tốt trong DEG (I-121).
Dới đây đa ra giới hạn nồng độ cho phép của dung dịch DEG (%
khối lợng) cần phải duy trì trong hệ ở các nhiệt độ khác nhau (IV96):

Nhiệt độ
-22,30C
-28,90C
-34,40C
-45,60C

DEG
48 ữ 91
51 ữ 88
56 ữ 85

51 ữ 88

Trong thực tế ngời ta sử dụng rộng rãi nồng độ DEG là 60% ữ 80%
khối lợng.
II.2. Cơ sở hoá lý của quá trình.
Dietylenglycol ( DEG ) là một loại rợu đa chức có công thức phân
tử là C4H10O3
( CH2OH-CH2O-CH2-CH2OH ) nó là một loại rợu gồm hai nhóm OH và
một liên kết ete, nó tan vô hạn trong nớc sau đó độ tan giảm nhanh
khi nồng độ tăng. Khi tan trong nớc nó hình thành liên kết Hydro
giữa DEG và nớc.

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

20


. H-O . H-O . H-O
R

H

R

Nhiệt độ sôi của DEG lớn hơn nhiệt độ sôi của hydro- cacbon tơng ứng vì giữa các phân tử xuất hiện liên kết hydro bền vững
vì vậy nó dễ dàng hấp thụ nớc. Quá trình sấy khí bằng DEG dựa
trên những tính chất vật lý của DEG ( vì đây là hấp thụ vật lý )
nh nhiệt độ đông đặc, áp suất hơi bão hoà, nhiệt độ tiếp xúc,
độ nhớt, độ hạ nhiệt độ tạo hydrat đối với nồng độ DEG đã cho,

nhiệt độ tái sinh, khả năng bền oxy hoá, độ chọn lọc
Quá trình hấp thụ dựa trên sự hoà tan của khí trong lỏng, nhiệt
độ điểm sơng, nhiệt độ và áp suất tiếp xúc, hàm ẩm
II.2.1. Độ hoà tan của khí trong lỏng.
Khí hoà tan trong lỏng sẽ tạo thành hỗn hợp hai cấu tử, có hai
thành phần và hai pha. Hệ thống nh vậy theo định luật pha ( =
2, k = 2, C = 2+2-2 = 2 ) đợc coi nh hỗn hợp lỏng có hai thành phần.
Cân bằng pha đợc xác định bằng áp xuất, nhiệt độ và nồng độ.
Nếu nhiệt độ không đổi thì độ hoà tan phụ thuộc vào áp suất.
Sự phụ thuộc này đợc biểu diễn bằng định luật Henry (X-74):
ycb = m.x ;
Đối với khí lý tởng thì :

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

21


m : hằng số dùng để biểu diễn quan hệ y cb = f(x) là đờng
thẳng.
Đối với khí thực thì :
m : phụ thuộc vào x, nên đờng cân bằng là đờng cong.
Hằng số cân bằng đợc tính m = /p
Với P : áp suất ( at ).
: hệ số Henry, đợc tra theo bảng, có thứ nguyên là áp suất.
II.2.2. ảnh hởng của hàm ẩm.
Hàm ẩm là lợng hơi nớc có trong khí cần sấy khô, và hàm lợng ẩm
có trong hỗn hợp khí phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và thành
phần hỗn hợp khí. Tại mỗi giá trị áp suất và nhiệt độ có thể xác

định đợc hàm ẩm tối đa của hỗn hợp khí. Hàm ẩm tơng ứng với
trạng thái khí bão hoà hơi nớc đợc gọi là hàm ẩm cân bằng hay còn
gọi là độ ẩm cân bằng.
Để biểu diễn hàm lợng hơi nớc có trong hỗn hợp khí ngời ta sử
dụng hai khái niệm: độ ẩm tơng đối và độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm
tuyệt đối là lợng hơi nớc có trong một đơn vị thể tích hoặc một
đơn vị khối lợng khí đợc biểu diễn bằng g/m3 hoặc là g/Kg khí.
Độ ẩm tơng đối là tỷ lệ giữa khối lợng hơi nớc có trong khí và
khối lợng hơi nớc tối đa có thể có trong khí ở điều kiện bão hoà.
Nếu giảm nhiệt độ khí bão hoà hơi nớc còn ở áp suất không đổi,
thì một phần hơi nớc bị ngng tụ. Nhiệt độ tại đó hơi nớc có trong
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

22


khí bắt đầu ngng tụ đợc gọi là điểm sơng của khí tại áp suất đã
cho (I-77).
II.2.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của hỗn hợp khí
vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG.
Trên hình 2 (phụ lục) biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sơng của khí vào nồng độ dung dịch DEG và nhiệt độ tiếp xúc. Từ
giản đồ ta thấy rằng dung dich DEG nồng độ 95% khi tiếp xúc với
khí ở 200C có khả năng giảm nhiệt độ điểm sơng của khí tới -50C,
còn dung dịch 98% ở cùng nhiệt độ có khả năng giảm điểm sơng
của khí tới -130C. Nh vậy, nồng độ dung dịch DEG càng cao, mức
độ sấy khí càng cao, tức là khí sau khi sấy có nhiệt độ điểm sơng càng thấp (I-118).
Độ hạ điểm sơng T cho biết mức độ sấy khí của chất hấp thụ
trên hình 3 (phụ lục) là đồ thị mô tả độ hạ điểm sơng phụ thuộc
vào nồng độ dung dịch DEG và nhiệt độ tiếp xúc của dung dịch

khí ẩm. Nhờ đồ thị này có thể xác định đợc độ hạ điểm sơng T
khi biết nồng độ dung dịch DEG và nhiệt độ tiếp xúc.
Độ hạ điểm sơng T với dung dịch DEG có nồng độ 98%, nhiệt
độ tiếp xúc là 270C, có khả năng hạ điểm sơng của hỗn hợp khí
xuống T = 160C, nghĩa là nếu hỗn hợp khí ẩm ban đầu có nhiệt
độ điểm sơng là 60C thì sau khi sấy sẽ có điểm sơng là - 100C. Độ

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

23


hạ điểm sơng còn phụ thuộc vào lu lợng tới của dung dịch DEG (I119).
II.2.4. Sự phụ thuộc áp suất hơi bão hoà của dung dịch DEG
vào nhiệt độ.
Trên hình 4 (phụ lục) là đồ thị biểu diễn áp suất hơi bão hoà cả
dung dịch nớc DEG có nồng độ khác nhau. Nhờ đồ thị này có thể
xác định đợc nhiệt độ sôi của dung dịch DEG ở các áp suất khác
nhau. ở áp suất 760mmHg nhiệt độ sôi của dung dịch 98% DEG là
1820C, ở áp suất 300mmHg nhiệt độ sôi của dung dịch đó là
1460C. Nhiệt độ bắt đầu phân huỷ của DEG là 164 0C. Vì vậy để
tái sinh DEG cần phải

thực hiện ở áp suất thấp dới áp suất khí

quyển (tháp nhả hấp thụ cần làm việc ở điều kiện chân không).
Trong khi đó TEG bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ là 206 0C, vì vậy
tái sinh TEG ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tái sinh đối với DEG và
không cần chân không (I-120).

II.2.5. ảnh hởng của lợng dung môi đến quá trình hấp thụ.
Để xem xét vai trò của dung môi trong hấp thụ, ngời ta dự vào
phơng trình chuyển khối chung và phơng trình đờng nồng độ
làm việc.
Theo phơng trình chuyển khối, lợng hấp thụ đợc tính:
G = Ky ì F ì Ytb . (VI - 77);
Trong đó:
Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

24


Ky : Hệ số chuyển khối.
F : Bề mặt tiếp xúc pha.
Ytb : Động lực trung bình.
G:

Lợng khí bị hấp thụ.

a a1 a2 a 3 a4

yđ

yc

b

x


xđ
Quan hệ X Y

Dựa vào đồ thị quan hệ X - Y ta thấy, khi Y đ , YC và Xđ cố định,
thì nồng độ cuối của dung môi đợc quyết định theo động lực
trung bình Ytb,

tức là điểm cuối của đờng làm việc AB. Điểm

cuối của đờng làm việc chỉ đợc chuyển dịch từ A A4. Đờng làm
việc BA4 cắt đờng cân bằng, lúc này động lực trung bình Ytb
nhỏ nhất. Đờng BA gần song song với trục tung, nên động lực trung
bình là lớn nhất. Vì F ì Ytb không đổi nên ứng với đờng BA4 cho

Nguyễn Thị Thu
Hoá dầu Vinh 2003 - K47

25