Технологический расчет абсорбера для очистки углеводородного газа от сероводорода регенерированным (стр. 1 из 7)
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
| Компонент | Мольная масса  | Количество | Содержание | |||
 ,  |  | , масс. доли |  , мольн. доли | |||
| 18,0 | 123477 | 6860 | 0,8199 | 0,96367 | 0,046 | |
| ДЭА | 105,0 | 27108 | 258,2 | 0,18 | 0,03627 | 0,0017 |
 | 34,0 | 15 | 0,4 | 0,0001 | 0,000056 | 2,94*10-6 |
| Σ | 150600 | 7118,6 | 1,0000 | 0,999996  1,0 | 0,04770294 | |
 | ||||||
Таблица 2 - Расчет состава неочищенного газа
| Компонент | Мольная масса  | Количество  ,  | Содержание  , мольн. доли | Количество  , кг/ч | Содержание масс. доли | |
 | 16 | 210000 | 0,75 | 12 | 150000 | 0,5372 |
 | 30 | 28000 | 0,1 | 3 | 37500 | 0,1343 |
 | 44 | 22400 | 0,08 | 3,52 | 44000 | 0,1576 |
 | 58 | 16800 | 0,06 | 3,48 | 43500 | 0,1558 |
| | 34 | 2800 | 0,01 | 0,34 | 4250 | 0,0152 |
| Σ | 280000 | 1,00 | 22,34 | 279250 | 1,0001 1,000 |
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
| Компонент | Мольная масса | Количество  , | Содержание  , мольн. доли | Количество  , кг/ч | Содержание масс. доли | |
| | 16 | 209997,45 | 0,7576 | 12,12 | 149998,2 | 0,5459 |
| | 30 | 27996,86 | 0,1010 | 3,03 | 37495,8 | 0,1365 |
| | 44 | 22400 | 0,0808 | 3,56 | 44000 | 0,1604 |
| | 58 | 16800 | 0,0606 | 3,51 | 43500 | 0,1581 |
| | 34 | 4,2 | 0,0000152 | 0,00052 | 6,4 | 0,000023 |
| Σ | 277198,5 | 1,0000152  | 22,2 | 275000 | 1,000923  |
Расход газов, поглощенных раствором ДЭА: