Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 [ 70 ] 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Наличие в воде растворенных солей (NaCl, CaClj, MgCli и др.) снижает парциальное давление паров воды над раствором, а следовательно, и влажность равновесного с ним газа. Поправочный коэффициент на соленость Кг (см. рис. VI-10, в) определяется соотношением

где - абсолютная влажность газа при его насыщении парами соленой воды, г/м; W„ - абсолютная влажность газа при его насыщении парами пресной воды, г/м.

С учетом коэффициентов К, и для расчета используют обобщенное уравнение А

- + в

(VI.25)

с помощью которого можно определить влагосодержание природных газов различной плотности при любых температурах и давлениях с точностью ±4 %.

Расчет осушки осуществляют по изложенной выше методике при извлечении из газа одного компонента. Для расчета принимают, что температура абсорбции остается постоянной и равной температуре газа на входе в аппарат, так как массовая теплоемкость газа, поступающего в абсорбер, значительно превышает теплосодержание подаваемого гликоля. Влажность газа на входе и выходе абсорбера определяют по заданным давлению и температуре с использованием рис. VI-10 и по известному расходу газа, подлежащего осушке, находят количество извлекаемой влаги.

Задавшись требуемой точкой росы осушаемого газа и температурой контакта (температура газа), по рис. VI-И определяют исходную

-30 -10

о 10 20 30 40 50 60 Температура контакта,°С

Температура контакта,°С

Рнс. VI-11. Равновесная точка росы по воде над растворами ДЭГ [а] и ТЭГ (6) при различных температурах контакта.

Цифры на прямых - содержание ДЭГ (ТЭГ) в растворе, % (масс.)

концентрацию гликоля, подаваемого на осушку и, приняв концентрацию насыщенного раствора, находят количество регенерированного раствора гликоля, необходимого для осушки газа до заданной точки росы.

Число теоретических тарелок в абсорбере определяют графическим методом. При построении кривой равновесия задаются различными концентрациями гликоля и при рабочей температуре контакта по рис. VI-И определяют равновесную точку росы для принятых концентраций гликоля. Затем по графику влагосодержания (см. рис. VI-10) определяют содержание паров воды в газе для найденных равновесных точек росы. Влажность газа и гликоля пересчитывают в приведенные мольные концентрации и в координатах X-Y строят кривую равновесия фаз. Оперативную прямую строят по двум точкам, одна из которых соответствует концентрации влаги во входящем газе и выходящем гликоле, а другая - концентрации влаги в выходящем газе и входящем гликоле.

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕССЫ АБСОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ

Технико-экономические показатели разделения газов путем абсорбции зависят от выбора рабочих параметров абсорбера и десорбера. Рассмотрим некоторые общие положения, которыми необходимо руководствоваться при выборе оптимальных рабочих режимов этих аппаратов, применительно к схеме установки, представленной на рис. VI-2.

Из приведенного ранее анализа следует, что в процессе абсорбции одна и та же степень извлечения может быть достигнута при изменении таких основных параметров процесса абсорбции, как давление, температура, число тарелок и удельный расход абсорбента.

Повышение давления благоприятно сказывается на процессе абсорбции. Оно приводит к увеличению растворимости газа в абсорбенте, позволяет снизить удельный расход абсорбента и уменьшить число тарелок в абсорбере. Однако в случае необходимости предварительного сжатия газа возрастает расход потребляемой энергии, что часто лимитирует величину выбранного давления в аппарате.

Понижение температуры процесса абсорбции позволяет снизить удельный расход абсорбента и уменьшить необходимое число тарелок. В промышленных условиях температура абсорбции зависит главным образом от применяемого охлаждающего агента. В современных абсорбционных установках, обеспечивающих извлечение практически всех компонентов газа, включая этан, экономически оправдано ведение процесса при пониженных температурах с использованием специальных хладагентов: испаряющихся аммиака, пропана и др. В этом случае затраты на сооружение и эксплуатацию специальных холодильных установок быстро окупаются за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат на другое оборудование.

Число тарелок в абсорбере и удельный расход абсорбента взаимосвязаны. Увеличивая расход абсорбента, можно уменьшить число тарелок и наоборот. Увеличение числа тарелок приводит к увеличению высоты аппарата, обслуживающих металлоконструкций и затрат на транспортирование абсорбента в пределах установки.

Увеличение расхода абсорбента связано с дополнительными эксплуатационными расходами, обусловленными нагревом абсорбента перед подачей в десорбер, охлаждением абсорбента перед вводом его в абсорбер, увеличением расхода энергии на перекачку циркулирующего абсорбента. Кроме того, увеличиваются также капитальные затраты на подогреватели и холодильники.

Оптимальные рабочие условия для абсорбера определяют из технико-экономических расчетов установки. Как правило, более экономичным оказывается вариант работы с повышенным числом тарелок и сравнительно небольшим удельным расходом абсорбента, несколько превышающим минимальный его расход.

Технико-экономические показатели работы десорбера также зависят от температуры процесса, числа тарелок, расхода десорбирующего агента и давления в аппарате.

Повышение температуры при десорбции позволяет сократить расход десорбирующего агента, уменьшить число тарелок в аппарате. Однако с повышением температуры возрастает расход тепла на нагрев абсорбента и хладагента и на его охлаждение перед подачей в абсорбер, увеличиваются также размеры нагревателей, теплообменников и холодильников, требует проведения процесса при более высоком давлении.

При выборе давления в десорбере необходимо иметь в виду, что снижение давления благоприятно сказывается на процессе десорбции, позволяя сократить расход десорбирующего агента и уменьшить число тарелок в десорбере. Однако возможная степень понижения давления в десорбере обусловлена возможностью конденсации десорбированных компонентов без дополнительного их сжатия.

Оптимальный вариант работы десорбера определяется на основе сопоставительных технико-экономических расчетов.

КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ

Абсорберы разделяют по способу контактирования взаимодействующих фаз на три группы: поверхностные, барботажные и распыливающие.

В поверхностных абсорберах поверхностью контакта фаз является зеркало жидкости или поверхность стекающей пленки (пленочные абсорберы). К этой группе относятся аппараты со свободной поверхностью; насадочные с насыпной и регулярной насадкой; пленочные, в которых пленка образуется при гравитационном стекании жидкости внутри вертикальных труб или на поверхности листов; механические пленочные с пленкой, формирующейся под действием центробежных сил.

В барботажных абсорберах поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырей и струй. К этой группе относятся аппараты со сплошным барботажным слоем с непрерывным контактом между фазами, тарельчатого типа, с подвижной (плавающей) насадкой, с механическим перемешиванием жидкости.

В распиливающих абсорберах поверхность контакта образуется путем распыления жидкости на мелкие капли. К этой группе относятся аппараты полые форсуночные, с распылением за счет энергии жидкости, скоростные прямоточные с распылением абсорбента за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока, механические с распылением жидкости быстро вращающимися элементами.

Отдельные типы аппаратов в зависимости от режима работы могут быть отнесены к одной или другой группе, например, насадочные абсорберы при инверсии фаз становятся барботажными аппаратами, а тарельчатые при работе в струйном режиме являются распиливающими.

Важными характеристиками, которие необходимо учитывать при выборе конструкции абсорбера, также являются гидравлическое сопротивление, диапазон возможного изменения нагрузок по газу и жидкости, время пребывания жидкости, чувствительность и склонность к загрязнениям.