Đồ án Thiết kế dây chuyền công nghệ chế biến khí bằng ngưng tụ ở nhiệt độ thấp

MỞ ĐẦU Ngành dầu khí nước tuy là một ngành mới hình thành và phát triển được hơn 20 năm nhưng đã có những đóng góp ngày càng to lớn về nhiều mặt cho sự phát triển của đất nước. Đặc biệt là sự ra đời của ngành công nghiệp chế biến dầu khí. Đây là một trong những tiền đề quan trong hàng đầu và là nguồn nguyên liệu chủ yếu để phát triển nhiều ngành công nghiệp mới. Cùng với quá trình khai thác dầu thô, thì nghành công nghiệp dầu khí đã hình thành từ năm 1995 và hiện đang phát triển một cách mạnh mẽ. Trên đất nước ta hiện nay đã triển khai xây dựng nhiều chương trình về khai thác và chế biến khí vào năm 2002 đã cung ứng kịp thời chho sản xuất công nghiệp và tiêu dùng gần 147 000 tấn condensate và 349 000 tấn PLG thay thế cho hàng nhập khẩu. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật từ khí tự nhiên và khí đồng hành người ta đã sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau như: rượu, axeton, andehyt, NH3, chất dẻo sợi, phân bón, dầu nhờn, chất tẩy rửa tổng hợp … và là nguồn nguyên liệu cho các ngành như: mỹ phẩm, công nghiệp, in, dệt may…phục vụ nhiều cho công nghiệp và đời sống của nhân dân. Chính vì những lợi ích to lớn mà nghành dầu khí nói chung và ngành chế biến khí nói riêng đem lại thì việc đầu tư và phát triển công nghiệp ngành công nghiệp mũi nhọn này là một đi đúng hướng của đảng và nhà nước ta nhằm thúc đẩy kinh tế và cải thiện đời sống nhân dân. Trong phạm vi đồ án này ta chỉ nghiên cứu phương pháp chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp vì phương pháp này vừa đơn giản mà cho hiệu quả cao, và có tính khả thi nhất. Đồ án này gồm 5 phần: Phần I: Mở đầu. Phần II: Tổng quan. Cơ sở hóa lý của quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tổng quan về công nghệ. Phần III: Tính toán thiết kế. Cân bằng vật chất. Cân bằng nhiệt lượng. Phần IV: Thiết kế công nghệ. Phần V: Kết luận. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH. I.1. Thành phần và tính chất của khí tự nhiên và khí đồng hành. Những cấu tử cơ bản của khí tự nhiên và khí đồng hành là: metan, etan, propan, butan (n- và zo). Khí tự nhiên được khai thác từ các mỏ khí với thành phần chủ yếu là metan (chiếm 98% thể tích). Những mỏ khí tự nhiên là những túi khí nằm sâu dưới mặt đất. Khí đồng hành được khai thác từ các mỏ dầu đồng thời với quá trình khai thác dầu thô .Trong thành phần của khí đồng hành ngoài cầu từ chính là metan còn có etan, propan, butan, và các hydrocacbon nặng chiếm một hàm lượng đáng kể và phạm vi thay đổi thành phần của các cấu tử này trong một khoảng khá rộng. Ngoài ra trong thành phần khí tự nhiên và khí đồng hành còn có H2O, H2S và các hợp chất chứa lưu huỳnh CO2, N2, và Heli. Người ta còn tiến hành phân loại khí dựa vào hàm lượng các hydrocacbon từ propan trở lên. Trong đó khí chứa trên 150g/m3 các cấu từ propanbutan và các hydrocacbon nặng được gọi là khí béo. Khí này được ứng dụng chế tạo xăng khí, khí hóa lỏng (LPG) và nguồn hydrocacbon cho công nghệ tổng hợp hữu cơ. Còn khí chứa dưới mức 50g/m3 các hydrocacbon nặng được gọi là khí gầy. Và ứng dụng làm nhiên liệu cho công nghiệp và đời sống, làm nguyên liệu cho công nghệ tổng hợp hữu cơ , sản xuất phân đạm. Ở Việt Nam hiện nay người ta đã phát hiện được rất nhiều mỏ khí và trữ lượng khí hàng năm đạt được khoảng 1300 tỷ m3 khí .Dưới đây là một số mỏ khí của Việt Nam. ảng1: Thành phần khí ở bể Cửu Long. Mỏ Thành phần Bạch Hổ (lô 09) Rồng(lô 09) Rạng đông (lô 09) Ruby (lô 01) khí tự do đồng hành Metan(C1) 76,82 84,77 76,54 77,62 78,02 Etan (C2) 11,87 7,220 6,890 10,04 10,67 Propan(C3) 5,980 3,460 8,250 5,940 6,700 Butan(C4) 1,040 1,700 0,780 2,830 1,740 Condensat 0,320 1,300 0,500 0,970 0,380 N2 0,500 - - 0,330 0,600 CO2 1,000 - - 0,420 0,070 H2S - - - - - Bảng2: Thành phần khí ở Bể Nam Côn Sơn(% theo thể tích) Mỏ Thành phần Đại Hùng (05-!a) Lan Tây (06-1) Lan Đỏ (06-1) Rồng Đôi (11-2) Hải Thạch (05-2) Mộc Tinh (05-3) Metan(C1) 77,25 88,5 93,9 81,41 81,00 89,44 Etan(C2) 9,490 4,30 2,30 5,250 5.200 3,800 Propan(C3) 3,380 2,40 0,50 3,060 2,800 1,480 Butan(C4) 1,340 0,60 0,10 1,470 1,500 0,710 Condensat 0,480 1,40 0,20 0,550 4,700 0,540 N2 4,500 0,30 1,60 0,080 0,110 0,150 CO2 - 1,90 1,2 5,640 4,400 3,880 H2S - 10,0 Chưa đo 0,000 - - I.2.Tình hình chế biến và sản xuất khí tự nhiên và khí đồng hành trên thế giới và ở Việt Nam Trước đây trên thế giới nguồn khí thu được thường bị đốt bỏ hoặc chờ được sử dụng như là một nhiên liệu để đốt .Điều này gây ra sự lãng phí vừa làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường xung quanh bởi lẽ trong khí tự nhiên và khí đồng hành ngoài việc là một nhiên liệu tốt thì từ khí tự nhiên và khí đồng hành ta còn thu được các chất hydrocacbon và phi hydrocacbon làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác . Do vậy trong những năm gần đây rất nhiều nước trên thế giới đặc biệt là những nước phát triển đã đầu tư và phát triển ngành công nghiệp chế biến khí cụ thể ở Nga và các nước công nghiệp phát triển đã sử dụng hợp lý nguồn hydrocacbon mang lại nguồn lợi to lớn bởi vì metan là thành phần chính có trong khí tự nhiên được dùng làm nhiên liệu cho lò nung và nồi hơi. Ngoài ra etan , propan ,butan và các hydrocacbon nặng còn được dùng cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ. ở Mỹ, từ etan đã chế biến 40% etylen phục vụ cho sản xuất nhựa tổng hợp, oxit etylen, chất hoạt động bề mặt , nhiều sản phẩm và bán sản phẩm hóa học khác. Ngoài ra từ khí tự nhiên và khí đồng hành , sau khi làm sạch và chế biến khí người ta còn nhận được một lượng lớn lưu huỳnh ,heli và một số sản phẩm vô cơ khác phục vụ cho nhiều ngành kinh tế quốc dân. Mỹ và Canada là một trong hai nước đứng đầu về sản xuất heli, một trong những sản phẩm quan trọng nhất trong công nghệ nghiên cứu vũ trụ, nghiên cứu kỹ thuật thâm lạnh , sắc ký... ở các nước Tây âu, sau khi tìm ra các mỏ khí tự nhiên lớn đã tăng cường sự quan tâm đến các nguyên liệu nhiệt phân nhẹ . Trong những năm gần đây các nước Trung đông (Iran, Arapxeut, Beren...) dự định hoàn thành chương trình về khai thác , chế biến và vận chuyển khí đồng hành với tổng giá trị khoảng 33 tỉ USD . Người ta nghĩ rằng điều này cho phép xuất khẩu khoảng 46 triệu tấn PLG mỗi năm. Riêng ở Việt Nam ngành dầu khí nước ta tuy mới hình thành và phát triển nhưng với tiềm năng về khí khá phong phú thì đây là một tiền đề quan trọng để ngành công nghiệp này phát triển hơn. Cho đến nay Việt Nam đang khai thác 6 mỏ dầu và 1 mỏ dầu khí, hình thành 4 cụm khai thác dầu quan trọng: • Cụm mỏ thứ nhất : nằm ở vùng đồng bằng Bắc Bộ gồm nhiều mỏ khí nhỏ , trong đó có Tiền Hải “C”, trữ lượng khoảng 250 m3/khí , đã bắt đầu khai thác từ tháng 12 năm 1981với trên 450 triệu m3/khí phục vụ cho công nghiệp địa phương và là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp khí ở các tỉnh phía Bắc. •Cụm mỏ thứ hai: thuộc vùng biển Cửu Long, gồm chứa 4 mỏ dầu : Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Rubi là cụm quan trọng nhất hiện nay , cung cấp trên 96% sản lượng dầu toàn quốc. • Cụm mỏ thứ ba: ở vùng biển Nam Côn Sơn gồm mỏ dầu Đại Hùng đang khai thác và các mỏ khí đã phát hiện ở khu vực xung quanh là Lan Tây, Lan Đỏ, Hải Thạch, Mộc Tinh và mỏ dầu khí Rồng Đôi Tây … đang chuẩn bị đưa vào khai thác . . Cụm mỏ thứ tư : tại thềm lục địa Tây Nam bao gồm mỏ Bungakclwa -Các nước đang khai thác dầu mỏ BungaOrkid, Bunga parkma, Bunga Rây tại khu vực thỏa thuận thương mại Việt Nam – Malaysia là khu khai thác và cung cấp khí lớn thứ hai và sẽ là cơ sở đảm bảo sự phát triển khu công nghiệp dầu khí ở Cà Mau – Cần Thơ . Với tiềm năng về khí khá phong phú như vậy , Viêt Nam có nhiều điều kiện phát triển công nghiệp khai thác và chế biến khí thúc đẩy mạnh hơn nền kinh tế và đưa đất nước ta lên một tầm cao mới. CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH II.1.Phương pháp chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ Tiến hành chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ ở nhiệt độ thấp từ -25oC - -35oC áp suất cao 3,0 – 4,0 Mpa. Đây được coi là phương pháp có hiệu quả và kinh tế hơn cả để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành. Khí đồng hành từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí sau đó được làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí để tách ẩm rồi được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm nguội sau đó khí được đưa đến thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó , khí được nén và làm lạnh tới nhiệt độ âm cần thiết tiếp theo hỗn hợp khí được đưa sang bộ phân tách khí lúc này một phần hydrocacbon đã ngưng tụ được tách ra. Sau khi được nén và làm lạnh thì hỗn hợp khí bằng hai phần: + Phần ngưng tụ (gọi là condesat) của bậc nén và làm lạnh.Khí đồng hành được bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan. Tại đó phân đoạn chứa metan và etan được tách ra. Sau đó benzin lá phần ngưng tụ đã tách metan và etan qua thiết bị trao đổi nhiệt vào bình chứa, từ đó nó được đưa đị chế biến tiếp. Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách bezin từ khí đồng hành là phương pháp rất tốn kém, để thực hiện được cần có thiết bị làm lạnh phức tạp. Tuy nhiên do sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, mà hiệu quả tách benzin ra khỏi hỗn hợp khí khá cao, triệt để nên phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến khí. II.2. Chế biến khí bằng phương pháp hấp thụ Ngoài chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ thì người ta còn áp dụng phương pháp hấp thụ để chế biến khí. Trong đó hấp thụ và giải hấp thụ là hai quá trình chuyển biến khối cơ bản được sử dụng để tách khí thiên nhiên và khí đồng hành. Quá trình này được thực hiện là nhờ sự hình thành cân bằng pha giữa hai pha khí lỏng do sự khuyếch tán của các chất từ pha nọ sang pha kia, Động lực của quá trình khuyếch tán là sự chênh lệch áp suất riêng phần giữa các cấu từ trong pha lỏng và pha khí. Nếu áp suất riêng phần của các cấu tử trong pha khí lớn hơn pha lỏng thì sẽ xảy ra quá trình hấp thụ (tức chất lỏng hấp thụ chất khí). Nếu ngược lại thì sẽ xảy ra quá trình hầp thụ và nhả hấp thụ được thực hiện trong các tháp hấp thụ và các tháp chưng luyện có cấu tạo kiểu tháp đĩa hoặc tháp đệm, chất hấp thụ được dùng ở đây là các phân đoạn benzin kerosene, hoặc hỗn hợp của chúng. (Hình1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị hấp thụ /156) *Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ: Khí nguyên liệu sau khi được làm sạch khí các giọt lỏng và các tạp chất cơ học , đựơc nén , sấy đến điểm sương cần thiết, và đưa vào đĩa cuối cùng của tháp hấp thụ 1 . Chất hấp thụ đựơc tái sinh được tưới lên đĩa trên cùng.Trong thiết bị này cấu từ theo yêu cầu định trước (C 3) được tách ra khỏi khí vào, ngoài ra còn có một lượng các hydrocacbon nhẹ(metan và etan). Khí khô thoát ta từ đỉnh tháp hấp thụ 1, còn chất hấp thụ bão hòa hydrocacbon đựơc thoát ra từ đáy tháp. Khí khô đưa đi sử dụng, còn chất hấp thụ bão hòa được đưavào tháp hấp thụ bốc hơi 2. Người ta tưới chất hấp thụ đã táI sinh vào đĩa trên cùng của tháp 2 còn đáy tháp thì được gia nhiệt khi khô được sử dụng làm nhiên liệu. Còn chất hấp thụ bão hòa đã tách etan được gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt 3 và 4. Từ đỉnh tháp 3 ta thu được hỗn hợp propan và hydrocacbon nặng. Phân đoạn hydrocacbon nặng được ngưng tụ trong thiết bị 7 và đi vào hồi lưu 9 phần hydrocacbon nặng được quay trở lại tháp nhả hấp thụ 3. Phần còn lại được đưa đi sản xuất. Nhiệt cung cấp cho phần dưới tháp nhả hấp thụ do sự tuần hòan các chất hấp thụ chảy từ đĩa cuối sang thiết bị đun sôi đáy tháp 10. Chất hấp thụ đã tái sinh từ đáy tháp 3 làm nguội qua thiết bị 4,5 sau đó làm lạnh 6,8 vào tháp hấp thụ 1 và tháp hấp thụ – bốc hơi 2. II.3.Chế biến khí bằng phương pháp chưng cất Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp được thực hiện quá trình tách các cấu từ định trước hiệu quả hơn sơ đồ hấp thụ nhiệt độ thấp (HNI) và thiết bị chế tạo cũng đơn giản hơn. Khác nhau về mặt nguyên lý giữa hai sơ đồ CNT và NTT là ở chỗ nguyên liệu đi vào thiết bị sau khi làm lạnh (không có sự tách sơ bộ mà được đưa thẳng vào tháp chưng. Tại đó xảy ra sự phân tích riêng biệt khí nguyên liệu thành khí khô(thoát ra từ đỉnh tháp) và phân đoạn hydrocacbon nặng . Phụ thuộc vào sơ đồ nguyên lý của quá trình chưng cất nhiệt độ thấp, thiết bị cơ bản của sơ đồ là tháp chưng được chia thành chưng bốc hơi và tháp ngưng tụ – bốc hơi (Hình 2, hình 3 -177) Với 3 sơ đồ công nghệ chế biến khí nói trên thì ta có một vài nhận xét sau: Từ những ưu nhược điểm và phạm vi công dụng của mỗi công nghệ thì phương pháp chế biến khí bằng NNT đem lại hiệu quả cao nhất. Phương pháp này phù hợp với điều kiện chế biến khí đồng hành với năng suất công nghệ là 5 triệu m3/ngày, hệ số tách cấu tử chính là =75% propan .Mặt khác với phương pháp này mang lại hiệu quả cao đặc biệt trong tình hình kinh tế của đất nước ta hiện nay thì đây là một công nghệ chế biến khí đơn giản , và khả thi nhất. CHƯƠNG III:CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA QUÁ TRÌNH NGƯNG TỤ NHIỆT ĐỘ THẤP III.1.Khái niệm về quá trình ngưng tụ Ngưng tụ là quá trình chuyển khí hoặc hơi sang trạng thái lỏng bằng cách làm lạnh khí hoặc nén làm lạnh khí đồng thời. Có hai phương pháp để tiến hành quá trình ngưng tụ : + Quá trình ngưng tụ gián tiếp: (hay còn gọi là ngưng tụ bề mặt ) tức là quá trình tiến hành trong thiết bị trao đổi nhiệt có tường ngăn cách giữa khí và tác nhân làm lạnh đi ngược chiều nhau . Tác nhân làm lạnh cho đi từ dưới lên để tránh dòng đối lưu tự nhiên cản trở quá trình chuyển động của lưu thể. Khí đi từ trên xuống để chất lỏng ngưng tụ chảy dọc xuống tự do và dễ dàng. +Quá trình ngưng tụ trực tiếp (hay còn gọi là ngưng tụ hỗn hợp) Quá ttrình này tiến hành bằng cách cho khí và tác nhân làm lạnh tiếp xúc trực tiếp với nhau. Tác nhân làm lạnh được phun trực tiếp vào trong khí sau đó ngưng tụ lại thành lỏng do vậy thiết bị ngưng tụ trực tiếp thường không đặt giá trị phân chia cao . Nên chất lỏng ngưng tụ sẽ trộn lẫn với tác nhân làm lạnh. III.2.Đặc điểm của quá trình ngưng tụ Quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp có thể được coi là quá trình làm lạnh đẳng áp (nếu ta bỏ qua một vài tổn thất áp suất khi khí chuyển động trong ống và thiết bị công nghệ) cho tới nhiệt độ tương ứng và áp suất đó thì xuất hiện pha lỏng. Khí đồng hành và khí tự nhiên là một hỗn hợp bao gồm nhiều cấu từ do đó qúa trình chuyển pha và các vùng tới hạn của chúng khác nhau nhiều so với qúa trình tương ứng với điểm đó là nhiệt độ và áp suất tới hạn. Khi nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ tới hạn thì chất đó sẽ tồn tại ở trạng thái một pha. Khi đó dù có thay đổi của bất kì tổ hợp các thông số nào thì cũng không thể đưa chất đó về trạng thái hai pha được vì vậy muốn hóa lỏng khí ta chỉ được phép tiến hành nhiêt độ tới hạn. Ví dụ : Nhiệt độ tới hạn của CH4 là Tc = 190,55K nhưng với nhiệt độ môi trường là Tmt = 298K thì Tc < Tmt. Do đó nếu nén khí ở nhiệt độ môi trường thì cho dù có tăng áp suất tới 500 atm thì CH 4 cũng không hóa lỏng, khi đó ta chỉ thu được khí CH4 nén. Vậy để hóa lỏng CH4ta phải hạ nhiệt độ của CH4 xuống khoảng 111K (dưới nhiệt độ sôi của CH4 TsCH4 = 111,6 K với áp suất khí quyển . Điều này có nghĩa là quá trình hóa lỏng một phần hay toàn bộ khí bằng phương pháp nén chỉ thực hiện được khi hạ nhiệt độ khí đó xuống dưới nhiệt độ tới hạn. III.3.Quá trình chuỷên pha của khí đồng hành. III.3.1 Quá trình chuyển pha đối với khí một cấu tử. Quá trình chuyền pha đối với hệ khí một cấu tử ta có thể biểu diễn trên trục tọa độ P-T trong đó trục tung là áp suất và trục hoành là nhiệt độ. Hình 4 giàn đồ pha hệ một cấu tử Đường HD, HC và FH là các đường cân bằng bao gồm tập hợp các gía trị áp suất, nhiệt độ tại đó có cân bằng pha. Điểm H là điểm duy nhất tại nhiệt độ và áp suất xác định đồng thời tồn tại ba pha nằm cân bằng với nhau. Tại đường cân bằng ở nhiệt độ và áp suất không đổi hệ có thể chuyển pha bằng cách thêm vào hoặc bớt năng lượng của hệ. - Dọc theo đường FH không tồn tại pha lỏng, và pha rắn thăng hoa thành hơi. - Đường HC là đường bão hòa hoặc cân bằng giữa hai pha lỏng và hơi. - Điểm C là điểm tới hạn ứng với nhiệt độ tới hạn T c và áp suất tới hạn Pc thì tại đó các tính chất của pha lỏng và pha hơi trở thành đồng nhất. Đối với đơn chất điểm tới hạn được định nghĩa: là điểm mà phía trên nó pha lỏng không thể tồn tại như một pha độc lập. Hay nói cách khác phía trên điểm tới hạn khí không thể bị hóa lỏng bằng cách nén áp suất cao. - Đường HC thường gọi là đường áp suất hơi hay đường cong điểm sương và đường cong điểm bọt của đơn chất. * Xét quá trình pha đấng áp của hệ một cấu tử trên hình 4. Từ”m”>”n”hệ ở trạng thái rắn. Từ “o” đến “b”: hệ ở trạng thái lỏng tại “b” hệ ở trạng thái lỏng bão hòa. Bất kỳ sự cung cấp năng lượng nào cũng làm cho lỏng hóa thành hơi ở nhiệt độ và áp suất không đổi. - Tại “d”: hệ ở trạng thái hơi bão hòa, tiếp tục tăng nhiệt độ sẽ nhận được hơi qúa nhiệt . III.3.2 Giàn đồ pha hệ nhiều cấu tử Đối với hệ nhiều cấu tử, vị trí của các đường cong trên giàn đồ pha phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp và các đường bao pha tạo thành không phải là một mặt phẳng, mà có chiều dày như hình cái lưỡi với thành phần là biến số phản ánh chiều dày của đường bao pha. Trên hình 5 thể hiện giản đồ pha hệ nhiều cấu tử trong đó trục tung là áp suất và trục hoành là nhiệt độ. (Hình 5/24 ) * Điểm C là điểm tới hạn, tại đó hai pha trở thành một pha. * Điểm M là điểm tương ứng với áp suất lớn nhất mà tại đó hỗn hợp nhiều cấu tử tồn tại ở trạng thái hai pha. * Điểm N: là điểm tương ứng với áp suất lớn nhất mà tại đố hỗn hợp nhiều cấu tử tồn tại ở trạng thái hai pha. Bên trái đường cong điểm bọt hệ tồn tại ở trạng thái lỏng khi bắt đầu chạm tới đường cong điểm bọt thì hệ khí bắt đầu xuất hiện những bọt khí. Khi sang đường cong điểm sương thì toàn bộ hỗn hợp khí trở thành hơi từ đường cong điểm bọt và đường cong điểm sương là miền mà tồn tại cân bằng giữa hai pha lỏng và hơi. +Đường ABDE: biểu diễn quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt suy biến điển hình trong các mỏ khí condensate. Điểm A biểu diễn pha lỏng chặt nằm bên ngoài đường bao pha khi giảm áp suất tới điểm B bắt đầu quá trình ngưng tụ. Tiếp tục giảm áp suất lượng lỏng hình thành nhiều hơn từ điểm “A” đến “D” nằm trong miền suy biến được tạo bởi các điểm thay đổi độ dốc của các đường pha. + Khi tiếp tục giảm áp suất ra khỏi miền suy biến đi từ D tới E thì lượng lỏng giảm dần cho tới khi đạt điểm sương (E) phía dưới điểm E hệ không tồn tại ở trạng thái lỏng chỉ tồn tại ở trạng thái hơi. Điểm tới hạn C của hỗn hợp khí hydrocacbon luôn luôn ở phía bên trái của điểm M và vị trí mà là rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự thay đổi hướng của các đường lỏng hơi bên trong đường bao pha. Điểm tới hạn C có thể nằm bên phải điểm N thể hiện trên hình 6 và 7. (Hình 6 và 7 /25) Trên hình 7 là giản đồ của hệ bậc hai metan propan cho thấy ảnh hưởng của thành phần đến hình dáng vị trí của đường bao pha thì đường cong ngoài cùng là các đường áp suất hơi của metan propan bắt đầu từ điểm tới hạn ba đường bao pha còn lại là của ba hỗn hợp có tỷ lệ thành phần metan propan khác nhau được gọi là quỹ tích tới hạn . Như vậy vị trí tới hạn trên mỗi đường bao pha thay đổi theo thành phần của hỗn hợp các hydrocacbon. Ngoài ra các tạp chất như phi hydrocacbon như: H2O, CO2,H2S,N2 cũng có những ảnh hưởng đáng kể đến đường bao pha của hỗn hợp khí trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất thấp . + H2S, CO2 làm giảm điểm áp suất cực đại tồn tại lỏng hơi của hỗn hợp khí. + N2: Làm tăng điểm áp suất cực trị , tồn tại lỏng hơI hỗn hợp khí và giảm khả năng trộn lẫn. III.4. Hằng số cân bằng pha. Cân bằng pha của hỗn hợp khí không phải là trạng thái tĩnh mà là cân bằng động , vẫn luôn tồn tại sự chuyển đồng của các phân tử từ pha lỏng sang pha hơi và ngược lại, tốc độ bay và tốc độ ngưng tụ là bằng nhau. Đại lượng đặc trưng cho sự phân bố của các cấu tử giữa các pha ở điều kiện cân bằng là hằng số cân bằng pha K được xác định bằng phương trình : Trong đó : : là phần mol của cấu tử i trong pha hơi. : là phần mol của cấu tử I trong pha lỏng. Xét cân bằng vật liệu của tháp: G: là phần mol của cấu tử i trong nguyên liệu vào tháp tách.