Nhà máy LNG Trung Quốc chất lượng cao - 0,7~3,5 MMSCFD Quy trình nhà máy LNG quy mô nhỏ theo yêu cầu hoặc nhà máy hóa lỏng LNG – Rongteng

So sánh và lựa chọn công nghệ xử lý

Quá trình hóa lỏng khí thiên nhiên bao gồm xử lý sơ bộ (làm sạch) khí thô, hóa lỏng (hoặc nhà máy hóa lỏng LNG), nén tuần hoàn chất làm lạnh, lưu trữ sản phẩm, hệ thống nạp và phụ trợ, v.v. Quá trình chính bao gồm làm sạch khí thô và hóa lỏng khí tinh khiết.

Lựa chọn quy trình lọc khí thiên nhiên

Là khí thô, khí thiên nhiên phải được tinh chế kỹ lưỡng trước khi hóa lỏng. Điều đó nhằm loại bỏ khí axit, nước và tạp chất trong khí cấp, chẳng hạn như H2S, CO2, H2O, Hg và hydrocarbon thơm, để tránh tắc nghẽn và ăn mòn thiết bị và đường ống do đóng băng ở nhiệt độ thấp. Bảng 5.1-1 liệt kê các tiêu chuẩn xử lý trước và hàm lượng tạp chất tối đa của khí cấp trong nhà máy LNG.

Hàm lượng tạp chất tối đa cho phép của khí cấp LNG

Theo số liệu khí cấp, hàm lượng nước trong khí cấp vượt quá tiêu chuẩn và phải được làm sạch.

A) Lựa chọn quy trình khử axit

H2S và CO2 có trong khí thiên nhiên được gọi chung là khí axit. Sự tồn tại của chúng sẽ gây ra sự ăn mòn kim loại và gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, nếu hàm lượng CO2 quá cao, giá trị nhiệt của khí thiên nhiên sẽ bị giảm. Do đó, hàm lượng các thành phần axit trong khí thiên nhiên phải được kiểm soát chặt chẽ để đáp ứng yêu cầu về chất lượng quy trình và sản phẩm.

Có phương pháp hấp thụ dung môi, phương pháp hấp thụ vật lý, phương pháp oxy hóa khử và phương pháp hấp phụ sàng phân tử để loại bỏ khí axit khỏi khí thiên nhiên. Hiện nay, phương pháp hấp thụ dung môi được công nhận rộng rãi và được sử dụng rộng rãi. Đây là phương pháp khử lưu huỳnh dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch và sử dụng dung môi kiềm làm chất hấp thụ. Dung môi phản ứng với các thành phần axit (chủ yếu là CO2) trong khí cấp để tạo thành hợp chất. Chất lỏng giàu hấp thụ khí axit có thể phân hủy và giải phóng khí axit trong điều kiện nhiệt độ tăng và áp suất giảm, để thực hiện tái sinh và sử dụng dung môi.

Xét về mức tiêu thụ năng lượng, quy mô xử lý, chi phí đầu tư và vận hành thì phương pháp dung dịch amin MDEA là phương pháp phù hợp nhất, do đó phương pháp dung dịch amin MDEA được lựa chọn để khử axit trong sơ đồ này.

B) Lựa chọn quá trình tách nước

Quá trình tách nước khí thiên nhiên thường bao gồm tách nước ở nhiệt độ thấp, hấp phụ chất hút ẩm rắn và hấp thụ dung môi. Tách đông lạnh chủ yếu được sử dụng để tránh hydrat khí thiên nhiên khi nhiệt độ thấp, nhưng nhiệt độ thấp cho phép của nó bị hạn chế, không thể đáp ứng các yêu cầu của quá trình hóa lỏng khí thiên nhiên; hấp thụ dung môi thường bao gồm axit cô đặc (thường là axit photphoric cô đặc và các axit hữu cơ khác), glycol (thường dùng triethylene glycol), v.v., nhưng các phương pháp này có độ sâu tách nước thấp, không thể sử dụng trong đơn vị đông lạnh; các phương pháp tách nước chất hút ẩm rắn là phương pháp silica gel, phương pháp sàng phân tử hoặc kết hợp cả hai phương pháp.

Hóa lỏng khí thiên nhiên và tách nước phải áp dụng phương pháp hấp phụ rắn. Vì sàng phân tử có tính chọn lọc hấp phụ mạnh, đặc tính hấp phụ cao dưới áp suất hơi nước riêng phần thấp và có thể loại bỏ thêm khí axit còn sót lại cùng lúc, nên sàng phân tử 4A được sử dụng làm chất hấp phụ tách nước trong sơ đồ này.

C) Lựa chọn quy trình loại bỏ thủy ngân

Hiện nay, chủ yếu có hai loại quy trình loại bỏ thủy ngân: phương pháp hấp phụ sàng phân tử HGSIV của công ty UOP tại Hoa Kỳ và phản ứng hóa học giữa thủy ngân và lưu huỳnh bằng cách sử dụng than hoạt tính tẩm lưu huỳnh để tạo ra thủy ngân sulfua, được hấp phụ trên than hoạt tính. Phương pháp trước có chi phí cao và phù hợp với trường hợp có hàm lượng thủy ngân cao; phương pháp sau có chi phí thấp và phù hợp với trường hợp có hàm lượng thủy ngân thấp.

Một mặt, chi phí vận hành của sàng phân tử HGSIV rất cao; mặt khác, hàm lượng thủy ngân trong khí cấp của đơn vị này tương đối thấp. Do đó, việc sử dụng quy trình loại bỏ thủy ngân bằng than hoạt tính tẩm lưu huỳnh, công ty đã có kinh nghiệm thành công.