Технологический расчет абсорбера для очистки углеводородного газа от сероводорода регенерированным водным раствором диэтаноламина

Введение

Углеводородные нефтяные и природные газы могут содержать в качестве нежелательных примесей кислые компоненты (сероводород, углекислый газ), а также сероорганические соединения (сероуглерод, меркаптаны, тиофены). Для удаления этих компонентов применяют абсорбционные процессы, основанные на избирательном поглощении целевого компонента из газовой смеси жидким поглотителем в процессе их контактирования.

В зависимости от типа взаимодействия нежелательных примесей с растворителем различают процессы химической и физической абсорбции. В первом случае очистка происходит за счет химической реакции нежелательных соединений с растворителями. В качестве абсорбентов применяют растворы алканоламинов (моноэтаноламина - МЭА; ДЭА; дигликольамина и др.) при физической абсорбции нежелательные соединения в составе газовой смеси взаимодействуют с жидкими неорганическими (вода) или органическими (пропиленкарбонат, диметиловый эфир N- метилпирролидона и др.) растворителями и поглощаются ими. Выбор способа очистки определяется выбором растворителя.

Абсорбционные аппараты по способу создания развитой поверхности контакта фаз между очищаемым газовым сырьем и жидким поглотителем подразделяют на насадочные, тарельчатые, пленочные и распылительные.

В насадочных аппаратах, наиболее распространенных в промышленности, она создается при обволакивании слоем жидкого абсорбента насадки (кольца Рашига, Палля, хордовые насадки, проволочные, седлообразные и др.). Поток газа непрерывно контактирует с пленкой жидкости.

В тарельчатых аппаратах на некотором расстоянии друг от друга размещают перфорированные тарелки (колпачковые, ситчатые, клапанные), на которых с помощью сливных порогов поддерживается слой жидкости. Через него барботирует газ, в результате чего обеспечивается необходимая поверхность контакта фаз.

В пленочных абсорберах поглотитель распределяется по поверхности труб (пленочные абсорберы трубчатого типа) или прямоугольных вертикальных листов (пленочные абсорберы с плоскими поверхностями), а газовый поток проходит через трубное пространство или зазорах между параллельными листами. В распылительных абсорберах большая величина поверхности контакта фаз достигается распылением жидкости в газовом потоке.

Для очистки углеводородных газов применяют колонные аппараты тарельчатого и насадочного типа.

В курсовом проекте требуется рассчитать абсорбер для очистки углеводородного газа от сероводорода регенерированным водным раствором диэтаноламина (ДЭА) производительность по газовому сырью 280000 м3/ч. Расчет включает в себя: составление материального и теплового баланса абсорбера, определение химического состава насыщенного абсорбента, предварительный расчет диаметра абсорбера, расчет работоспособности тарелок, расчет высоты абсорбера и диаметров штуцеров аппарата.

1. Материальный баланс абсорбера

Рис. 1

Суммарное содержание кислых компонентов (рис. 1):

, и - содержание кислых компонентов в газовом сырье, % об.

Количество раствора ДЭА в единицу времени находим из графика:, тогда количество раствора ДЭА, циркулирующего в системе абсорбер - десорбер, - плотность 18-%-ного водного раствора ДЭА при температуре входа в аппарат .

Расчет мольного состава регенерированного раствора ДЭА и состава неочищенного газа приведен в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Расчет мольного состава регенерированного раствора ДЭА

Таблица 2 - Расчет состава неочищенного газа

Количество метана и этана, растворившихся в единицу времени в воде, содержащейся в водном растворе ДЭА

, ,

где и - растворимость метана и этана в воде при температуре t и нормальном давлении, , - объемный расход воды в водном растворе ДЭА, t - температура, при которой происходит растворение (принимаем t = ).

 ,

* ,

* .

Расходы метана, этана и сероводорода в очищенном газе равны:

( =0,15% об. - содержание в очищенном газе, не более).

Остальной расчет состава очищенного газа приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет состава очищенного газа

Расход газов, поглощенных раствором ДЭА:

.

Расход насыщенного кислыми компонентами водного раствора ДЭА:

Сводные данные по материальному балансу абсорбера представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Материальный баланс абсорбера

Тепловой баланс абсорбера.

Уравнение теплового баланса абсорбера:

.

Здесь Q - количество тепла соответствующего материального потока, кДж, - количество тепла, выделяемого при абсорбции компонентов, кВт.

Количество тепла, вносимого в аппарат газовым сырьем при температуре .

Расчет энтальпии идеального газа представлен в табл. 5.

Таблица 5 - Расчет энтальпии для неочищенного газа

R = 8,315 - универсальная газовая постоянная; - псевдокритическая температура, К; - средняя мольная масса неочищенного газа; - поправки на давление для энтальпии; - фактор ацентричности смеси. Определяются в зависимости от приведенных давления и температуры , вычисляемых по формулам:

- псевдокритическое давление, Па.

- критические давления (Па) и температуры (К) для компонентов смеси

Страницы: 1, 2, 3, 4