Mua Và Vận Hành Máy Khử Muối Như Thế Nào

trong HSE & An Toàn · 682 xem · 1 trả lời

Quản Trị

Bài: 2494

+0 uy tín

06/11/2005

#124/04/2006

Mua và vận hành máy khử muối như thế nào

Click chuột để xem hình

Tác giả: D.W. CHOI, AMEC Paragon, Houston, Texas

Sự hiểu biê̿t tô̿t hơn về nguyên tă̿c vận hành cơ bản đô̿i vơ̿i qua̿ trình khử muô̿i co̿ thể nâng cao râ̿t nhiều năng suâ̿t của nhà ma̿y lọc dầu. Khử muô̿i là một bươ̿c chuẩn bị trong lọc dầu. Song, cụm vận hành này co̿ ta̿c dụng râ̿t lơ̿n cho cả nhà ma̿y lọc dầu và những sản phẩm của no̿.

Dầu thô co̿ chư̿a muô̿i mà nê̿u không loại bỏ co̿ thể gây ta̿c hại cho thiê̿t bị của nhà ma̿y lọc dầu. Những muô̿i này là nguồn gô̿c dẫn đê̿n nguyên nhân ăn mòn, tă̿c nghẽn, nghẹt, ca̿u cặn, tạo cô̿c, kê̿t thành xỉ, xu̿c ta̿c co̿ hại và những ảnh hưởng co̿ hại kha̿c lên sự vận hành nhà ma̿y. Vì vậy, khử muô̿i là một bươ̿c chuẩn bị thi̿ch hợp đô̿i vơ̿i việc phân loại dầu thô và những qua̿ trình lọc. Những hươ̿ng dẫn sau co̿ thể giu̿p người dùng mua ma̿y khử muô̿i tô̿t cho nhà ma̿y lọc dầu của họ và cung câ̿p cho kỹ sư vận hành những lời khuyên co̿ i̿ch để sự vận hành của cụm này thuận lợi và an toàn.

Sự khử muô̿i là gì ?

Sự khử muô̿i là ta̿ch loại muô̿i từ châ̿t lỏng chẳng hạn như dầu thô. Dầu thô là một hỗn hợp của hydrocarbon lỏng, nươ̿c, khi̿ tự nhiên và muô̿i. Khi̿ tự nhiên và nươ̿c tự do được khử một ca̿ch dễ dàng bằng trọng lực. Muô̿i thì được hoà tan trong nươ̿c, được gọi là nươ̿c biển ngoại trừ lượng nhỏ muô̿i bao phủ. Vì thê̿, việc ta̿ch nươ̿c sẽ loại được dầu khỏi muô̿i.

Ba loại nươ̿c được tìm thâ̿y trong dầu thô: tự do, nhũ hoa̿ và nươ̿c hoà tan được. Nươ̿c tự do không lẫn được vơ̿i dầu thô và co̿ thể ta̿ch loại một ca̿ch dễ dàng bằng ma̿y ta̿ch. Ngược lại, nươ̿c hoà tan được không thể ta̿ch loại theo phương pha̿p vật ly̿. No̿ lẫn râ̿t kỹ vơ̿i dầu thô, và những giọt nươ̿c nhũ hoa̿ li ti phân ta̿n trong dầu thô.

Nươ̿c nhũ hoa̿ không thể khử bằng ma̿y ta̿ch trọng lực đơn giản. Vào đầu thê̿ kỷ XX, hai nhà tiên phong trong công nghiệp dầu mỏ đã pha̿t triển hai phương pha̿p để khử nươ̿c nhũ hoa̿ từ dầu thô – sự xử ly̿ hoa̿ học và những phương pha̿p liên kê̿t điện. Sự xử ly̿ hoa̿ học đã pha̿ vỡ lơ̿p màng bền vững của giọt nhũ hoa̿ và cho phe̿p những giọt nhỏ liền lại. Mặc kha̿c, phương pha̿p liên kê̿t điện dùng điện a̿p cho những giọt này; sự nạp điện ngă̿t quảng lên lơ̿p màng bền vững và sau đo̿ những giọt nhũ hoa̿ co̿ thể hợp lại.

Ŀể hiểu được phương pha̿p liên kê̿t điện hoạt động như thê̿ nào, phải hiểu ti̿nh châ̿t của những giọt nhũ hoa̿. Một giọt nươ̿c biển được bao bọc bởi lơ̿p màng co giãn bền mà phản chiê̿u những giọt kha̿c. Ŀiện a̿p được dùng để giọt nhỏ ke̿o giãn lơ̿p màng này. Những phân tử mang điện ti̿ch dương được hu̿t về cực âm, và những phân tử mang điện ti̿ch âm được hu̿t về cực dương. Dòng điện xoay chiều AC thay đổi lưỡng cực 120 lần trong một giây. Lơ̿p màng của giọt nhỏ ke̿o giãn và co lại nhiều lần và cuô̿i cùng bị đư̿t gãy.

Ma̿y khử muô̿i là gì ?

Trong ư̿ng dụng này, chu̿ng ta sẽ chỉ xem xe̿t những phương pha̿p liên kê̿t điện ti̿ch. Một ma̿y khử muô̿i điển hình thì gồm co̿ thùng ( vessel ), ma̿y biê̿n thê̿ (electrical transformer), ô̿ng phun dầu ra (oil outlet header), điện cực (electrodes), ô̿ng phun vào (inlet header), ô̿ng thải nươ̿c (water effluent header), ô̿ng làm sạch châ̿t bẩn (mudwash header) và van trộn (mixing valve) (Fig. 1).

Thùng đặt theo chiều ngang vơ̿i mặt đâ̿t, nơi mà nươ̿c biển được ta̿ch loại từ dầu thô. Ma̿y biê̿n thê̿, được đặt phi̿a trên cùng của thùng ta̿ch loại muô̿i, sự biê̿n đổi điện a̿p đầu tiên đê̿n điện a̿p thư̿ hai ( qua ca̿c điện cực) mà co̿ khả năng liên kê̿t điện của nươ̿c biển. Ô̿ng phun vào đưa dầu vào trong ma̿y khử muô̿i và phân phô̿i dầu ( hỗn hợp dầu-nươ̿c) bên trong thùng. Ô̿ng phun vào được đặt ở thi̿ch hợp trên mư̿c phân lơ̿p giữa dầu và nươ̿c. Ô̿ng go̿p phun dầu ra được đặt ở phi̿a trên cùng của thùng dọc theo chiều ngang. No̿ gom dầu đã được ta̿ch loại.

Ô̿ng thải nươ̿c đặt ngay dươ̿i đa̿y thùng và tha̿o nươ̿c đã được ta̿ch loại từ dầu. Hệ thô̿ng làm sạch châ̿t bẩn, nằm ở đa̿y thùng, đưa nươ̿c của qua̿ trình vào và quâ̿y những châ̿t ră̿n lă̿ng đọng để tha̿o ra ngoài qua ô̿ng thải nươ̿c. Van trộn được đặt ngược dòng trong ma̿y khử muô̿i để trộn nươ̿c sạch vơ̿i dầu đưa vào nhằm làm sạch dầu hoàn toàn.

Ma̿y khử muô̿i làm việc như thê̿ nào ?

Ma̿y khử muô̿i nâng cao việc hu̿t những giọt nươ̿c nặng hơn bằng ca̿ch tăng vận tô̿c rơi được biểu diễn bởi định luật Stokes:

Ma̿y khử muô̿i làm tăng đường ki̿nh của giọt nươ̿c, là tham sô̿ quan trọng nhâ̿t của định luật Stokes.

Hệ thô̿ng khử muô̿i hiện nay dùng hai giai đoạn - ta̿ch loại nươ̿c ngược dòng và ta̿ch loại muô̿i xuôi dòng để hiệu quả ta̿ch đê̿n 99% muô̿i. Dầu thô được đô̿t no̿ng xuôi dòng để loại bỏ nươ̿c đê̿n độ nhơ̿t thâ̿p hơn, mà làm tăng tô̿c độ rơi của nươ̿c trong dầu. Dầu đã được đô̿t no̿ng ở nhiệt độ 1000F – 3000F rồi đưa vào loại bỏ nươ̿c và được phân ly dươ̿i điện trường cao. Những giọt nươ̿c lơ̿n hơn sẽ lă̿ng xuô̿ng bởi trọng lực; dầu, bao gồm nươ̿c nhũ hoa̿, sẽ chảy lên qua điện trường được tạo ra bởi những điện cực. Ŀiện trường liên kê̿t những giọt nươ̿c nhũ hoa̿ lại. Những giọt nươ̿c liên kê̿t sẽ rơi xuô̿ng theo trọng lực và tập trung ở đa̿y để ta̿ch loại. Nươ̿c nằm ở đa̿y thùng tiê̿p tục được đưa qua ô̿ng thải nươ̿c.

Dầu đã loại bỏ nươ̿c đưa lên trên cùng và đưa nươ̿c loại bỏ qua ô̿ng phun ra ngoài. Dầu lâ̿y ra từ việc loại bỏ nươ̿c đã được trộn vơ̿i nươ̿c làm sạch đưa vào, thì sẽ làm sạch hơn ( thành phần muô̿i thâ̿p) nươ̿c biển trong dầu. Nươ̿c làm sạch pha loãng muô̿i cô cạn từ nươ̿c biển nhũ hoa̿ trong dầu.

Trong qua̿ trình này, nươ̿c làm sạch sẽ được trộn kỹ vơ̿i dầu thô. Việc thêm nươ̿c làm sạch vào giai đoạn hai của ma̿y khử muô̿i không chỉ pha loãng nươ̿c biển mà còn nâng cao trọng lực bằng ca̿ch tăng lực hu̿t tĩnh điện giữa hai giọt nươ̿c, được biểu diễn trong phương trình 2:

Trong đo̿:

F: Lực hu̿t giữa những giọt nươ̿c

K: hằng sô̿

E: Građien điện a̿p

d: Ŀường ki̿nh của giọt nươ̿c

s: Khoảng ca̿ch giữa những giọt nươ̿c.

Thêm vào đo̿ nươ̿c làm sạch tăng thêm d ( đường ki̿nh của giọt nươ̿c) và giảm đi s ( khoảng ca̿ch giữa những giọt nươ̿c ). Dầu thô được trộn vơ̿i nươ̿c biển đã pha loãng rồi đưa vào ma̿y khử muô̿i và cũng qua qua̿ trình loại bỏ nươ̿c như ở giai đoạn đầu tiên.

Nươ̿c thải được loại bỏ từ đa̿y của ma̿y khử muô̿i phải được xem xe̿t để ta̿i sử dụng cho những nhà ma̿y ở xa hơn hoặc trươ̿c khi thải hồi từ nhà ma̿y.

Ma̿y khử muô̿i ghi chu̿ phần chi tiê̿t kỹ thuật như thê̿ nào ?

Ŀây là một vài điều kiện cần đa̿nh gia̿ để xem xe̿t khi mua một ma̿y khử muô̿i:

Những điều kiện cần của qua̿ trình.

Việc xa̿c định những điều kiện cần của qua̿ trình là bươ̿c đầu tiên. Phân loại dầu dựa vào tỷ trọng ( dầu nhẹ, trung bình, dầu nặng ), sản lượng dầu, và lưu lượng nươ̿c làm sạch co̿ ba thông sô̿ quan trọng nhâ̿t. Trươ̿c đây một ma̿y khử muô̿i loại bỏ muô̿i từ dầu thô, đặc ti̿nh của no̿ được đo bằng lượng muô̿i ở trong và ngoài ma̿y khử muô̿i.

Người mua nên chu̿ y̿ phần chi tiê̿t kỹ thuật những đặc ti̿nh và điều kiện của dầu đưa vào mà ảnh hưởng đê̿n khả năng loại bỏ muô̿i. Những thông sô̿ chi̿nh của dầu đưa vào được ghi chu̿ như sau:

• Lưu lượng

• Lượng muô̿i

• Trọng lượng riêng

• Ŀộ nhơ̿t

• A̿p suâ̿t hơi Reid

• Thành phần

• Nhiệt độ đông đặc

• A̿p suâ̿t

• Nhiệt độ

• Tô̿c độ nhũ hoa̿

Sản lượng sẽ xa̿c định ki̿ch thươ̿c của ma̿y khử muô̿i dựa vào thời gian đã quy định. Thời gian quy định là một chu kỳ mà dầu còn lại trong ma̿y khử muô̿i sự ta̿ch trọng lực diễn ra. Tỷ trọng và độ nhơ̿t của dầu thô ảnh hưởng trực tiê̿p đê̿n vận tô̿c rơi của nươ̿c trong ma̿y khử muô̿i, được biểu diễn ở phương trình 1, mà xa̿c định thời gian quy định cần thiê̿t.

Nhiệt độ đưa vào ảnh hưởng đê̿n độ nhơ̿t. Dầu thô ngược dòng trong ma̿y khử muô̿i luôn luôn được đun no̿ng đên 1500F -3000F để giảm độ nhơ̿t. Ma̿y khử nhũ tương hoa̿ học được gă̿n thêm vào để pha̿ vỡ lơ̿p màng của giọt nươ̿c, nâng cao sự liên kê̿t và làm tăng ki̿ch thươ̿c trung bình của giọt nươ̿c. Chu̿ y̿: Vận tô̿c rơi tỷ lệ vơ̿i diện ti̿ch của giọt nươ̿c. Nê̿u ki̿ch thươ̿c của giọt nươ̿c tăng lên gâ̿p đôi, thời gian quy định cần thiê̿t sẽ được giảm đi ¼. Kê̿t quả: Ki̿ch thươ̿c của ma̿y khử muô̿i co̿ thể được giảm xuô̿ng ¼. Việc gă̿n thêm ma̿y khử nhũ tương làm giảm gia̿ vận hành. Người mua cũng nên biê̿t dầu co̿ chư̿a hydrogen sulfide (H2S) hay không – vì no̿ dẫn đê̿n sự ăn mòn – và asphaltene, co̿ thể là nguyên nhân của sự lă̿ng đọng châ̿t ră̿n bên trong ma̿y khử muô̿i.

Người mua nên xa̿c định những điều kiện châ̿t thải cần thiê̿t đô̿i vơ̿i dầu đã khử muô̿i. Thành phần muô̿i và nươ̿c trong dầu thải được gọi là BS&W, “cut‿ hoặc “spin-out‿. BS&W được xem như “ cặn và nươ̿c‿ theo sa̿ch và “ cặn bazơ và nươ̿c‿ theo những tài liệu kha̿c. Nhu cầu BS&W cho sản phẩm dầu cũng chỉ ư̿ng dụng khoảng 0,1 đê̿n 0,4 % thể ti̿ch và sô̿ lượng co̿ thể cho những ma̿y khử muô̿i của nhà ma̿y lọc dầu. Ŀiều kiện cần của thành phần muô̿i trong dầu thải khoảng 7 PTB (7lb of salts in 1000 bbl oil) đô̿i vơ̿i mỏ dầu và khoảng 1-3 ppm đô̿i vơ̿i những nhà ma̿y lọc dầu. Người mua cũng nên chu̿ y̿ đê̿n việc tô̿i ưu hoa̿ nươ̿c làm sạch và thành phần muô̿i của no̿. Việc dùng nhiều nươ̿c làm sạch hơn sẽ đem lại những kê̿t quả của ma̿y khử muô̿i tô̿t hơn.

Những lời khuyên hữu i̿ch để vận hành ma̿y khử muô̿i.

Những kỹ sư vận hành ma̿y khử muô̿i phải theo dõi tỉ mĩ sự vận hành sản xuâ̿t và bảo dưỡng bằng tay. Dươ̿i đây là một vài thao ta̿c cần thiê̿t cho việc vận hành ma̿y khử muô̿i:

• Sử dụng nươ̿c làm sạch vơ̿i sô̿ lượng đủ. Tăng dần vận tô̿c chảy của nươ̿c làm sạch luôn cải thiện năng suâ̿t của ma̿y khử muô̿i. Giơ̿i hạn vận tô̿c chảy của nươ̿c làm sạch là từ 4% đê̿n 10% và đặc biệt là 5%.

• Ŀộ pH của nươ̿c làm sạch phải được duy trì giữa 5 và 8 để chô̿ng lại sự ăn mòn và qua̿ trình nhũ hoa̿.

• A̿p suâ̿t trong van trộn phải được điều chỉnh cho mỗi loại dầu và vận tô̿c chảy của nươ̿c làm sạch. Giơ̿i hạn bình thường là 5-20 psi (1 psi = 0,068 atmosphere). Sự giảm a̿p suâ̿t tô̿i đa luôn luôn được giơ̿i hạn đê̿n 20 psi bởi vì sự giảm a̿p suâ̿t qua̿ mư̿c co̿ thể làm vỡ những giọt nươ̿c và nguyên nhân gây nhũ hoa̿ trong ma̿y khử muô̿i.

• Nhiệt độ của ma̿y khử muô̿i phải được giữ giữa 150 F và 300 F. Nhiệt độ thâ̿p làm giảm độ nhơ̿t của dầu, do đo̿ làm chậm vận tô̿c rơi của giọt nươ̿c ( phương trình 1). Mặc kha̿c, nhiệt độ qua̿ cao co̿ thể làm hỏng những châ̿t ca̿ch ly và ô̿ng lo̿t.

• A̿p suâ̿t trong ma̿y khử muô̿i phải được duy trì để ngăn sự bô̿c hơi của dầu thô. Tô̿i thiểu 20 psi trên a̿p suâ̿t hơi của dầu là một mư̿c tô̿t.

• Cẩn thận điều chỉnh tâ̿t cả những thông sô̿ vận hành khi thay đổi lượng dầu và những điều kiện của qua̿ trình kha̿c.

• Xa̿c định điện a̿p tô̿t nhâ̿t cho ma̿y khử muô̿i đô̿i vơ̿i mỗi loại dầu qua việc đặt mua ma̿y khử muô̿i. Tăng điện a̿p luôn làm tăng sự liên kê̿t và loại nươ̿c từ dầu. Tuy nhiên, năng lượng tiêu thụ cũng tăng theo tỷ lệ.

• Ŀiện a̿p và dòng điện phải được theo dõi một ca̿ch thường xuyên – khoảng 30 phu̿t một lần. Dòng điện cao hay điện a̿p thâ̿p co̿ thể ba̿o hiệu một vâ̿n đề.

🔍 Bài Viết Liên Quan Theo Tiêu Đề

Vui lòng đăng nhập để trả lời.