Абсорбер аминовой очистки тарелки

Абсорбционная технология (аминовая отмывка)

Ведущее место в мировой практике в области очистки природного газа от кислых компонентов занимают аминовые процессы. Они применяются для очистки природного газа уже несколько десятилетий, но до настоящего времени остаются основными — примерно 70 % от общего числа установок.

Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газа от H2S и С02, являются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА), метилдиэтаноламин (МДЭА).

На рис. показана основная однопоточная схема абсорбционной очистки газа растворами этаноламинов. Поступающий на очистку газ проходит восходящим потоком через абсорбер навстречу потоку раствора. Насыщенный кислыми газами раствор, выходящий с низа абсорбера, подогревается в теплообменнике регенерированным раствором из десорбера и подается на верх его. После частичного охлаждения в теплообменнике регенерированный раствор дополнительно охлаждается водой или воздухом и подается на верх абсорбера; этим завершается цикл.

Абсорбционная технология (аминовая отмывка) применима в широком диапазоне концентраций серосодержащих соединений и СО2. Для различных задач используются растворы МЭА, ДЭА, ТЭА, МДЭА. В ряде случаев могут использоваться и другие абсорбенты. Для сокращения эксплуатационных затрат технология может комбинироваться с мембранной и адсорбционной очисткой.

Источник

Аминовая очистка

Назначение

Сероводород, соединения меркаптановой серы и углекислый газ являются наиболее распространенными «загрязнителями» углеводородного сырья. Ввиду их высокого коррозионного воздействия на выполненные из углеродистой стали оборудование и трубопроводы, эти соединения должны быть удалены из сырьевого потока, если их концентрация превышает допустимую.
Удаление соединений сероводорода и углекислого газа водными растворами аминов – наиболее «популярный» метод с более чем пятидесятилетней историей.

Область применения установок аминовой очистки:

  • Очистка газа от H2S, CO2 и частично от соединений меркаптановой серы
  • Очистка сжиженных углеводородных газов (СУГ)
  • Удаление CO2 из синтез-газа
  • Очистка дымовых газов и получение СО2

Рис. 1 3D-модель установки аминовой очистки

Рис. 2 Чертеж установки аминовой очистки

Выбор типа амина

Тип и концентрация водного раствора амина – критически важные параметры для определения всего процесса очистки. Ниже приведены типичные массовые концентрации растворов аминов.

Моноэтаноламин (МЭА): 20% для удаления CO2 и H2S, 32% для удаления преимущественно СО2.

Диэтаноламин (ДЭА): 20. 25% для удаления H2S и CO2.

Метилдиэтаноламин (МДЭА): 30. 55% для селективного удаления H2S в присутствии CO2, удаления H2S и CO2 при использовании активатора (пиперазин).

Дигликольамин (ДГА): 50 % для удаления H2S, CO2 и до 70% «легких» меркаптанов.

Технологическая схема

Рис. 3 Принципиальная схема установки аминовой очистки

Газ подается в нижнюю часть колонны-абсорбера (1). Поднимаясь вверх по колонне, газ контактирует с раствором амина. В качестве контактных устройств применяются либо клапанные тарелки, либо неструктурированная насадка. Выбор типа контактного устройства определяется для каждого конкретного случая в отдельности. Количество теоретических ступеней контакта для типичного абсорбера – 7. Пройдя контактную часть абсорбера, газ поступает в секцию каплеуловителя. Назначение данной секции – максимально возможное снижение величины уноса раствора амина с потоком очищенного сырья. Далее, очищенный газ отводится за пределы установки. Колонна-абсорбер стандартно оборудована датчиками температуры для отслеживания изменения температуры по высоте аппарата.

Раствор амина по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из нижней части колонны посредством автоматического клапана. При снижении давления из раствора амина выделяются фракции легкокипящих углеводородов. Разделение образовавшейся смеси происходит в сепараторе (2). Выделившийся в процессе сепарации газ отводится из верхней части аппарата в факельную систему сжигания «кислых» газов или в блок термической деструкции.

После сепарации раствор амина проходит механическую очистку в последовательно расположенных мешотчатом (3) и угольном (4) фильтрах.

Далее, очищенный от механических примесей раствор насыщенного амина поступает в теплообменник (5), где происходит нагрев за счет теплообмена с потоком регенерированного амина из ребойлера (7).

Из теплообменника (5) раствор амина подается в колонну-десорбер (6). Подвод тепла, необходимого для процесса регенерации, происходит в ребойлере (7). Источником тепла может быть как прямой подогреватель (газовая горелка, термоэлектрический нагреватель), так и косвенный (пар или горячее масло). АВО рефлюкса (8) обеспечивает частичную конденсацию паров из колонны-десорбера, формируя тем самым поток рефлюкса.

Читайте также:  Сырная тарелка для тебя производитель

Регенерированный амин отводится из переливной секции ребойлера (7) и подается в теплообменник (5) для нагрева потока насыщенного амина, после чего подпорным насосом подается в секцию АВО амина (12).

Охлажденный регенерированный амин подается в колонну-абсорбер нагнетательным насосом (13).

Источник

Технологический расчёт десорбера аминовой очистки

Описание технологической схемы десорбера аминовой очистки. Расчет регенерации раствора моноэтаноламина: состав сырья, температура и давление в аппарате, расчет разложения химических соединений, материальный и тепловой баланс, диаметр и высота десорбера.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 30.04.2014
Размер файла 927,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Филиал в г. Оренбурге

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии (нефтегазопереработки и нефтехимии)»

Тема: «Технологический расчёт десорбера аминовой очистки»

1. Описание технологической схемы

2. Состояние вопроса

3. Расчет десорбера для регенерации раствора моноэтаноламина

3.1 Состав сырья

3.2 Определения температуры и давления в аппарате

3.3Доля отгона и состав жидкой и паровой фаз сырья

3.4 Расчет разложения химических соединений в испарителе

3.5 Материальный баланс регенерации раствора МЭА

3.6 Тепловой баланс десорбера

3.7 Число теоретических и рабочих тарелок

3.8 Диаметр десорбера

3.9 Высота десорбера

Углеводородные нефтяные и природные газы могут содержать в качестве примесей нежелательные кислые компоненты — диоксид углерода (СОз), сероводород (H2S), а так же сероорганические соединения — серооксид углерода (COS), сероуглерод (CSj), меркаптаны (RSH), тиофены.

Диоксид углерода, сероводород и меркаптаны создают условия для коррозии металлов, отравляют катализаторы, снижая эффективность каталитических процессов, в которых используются углеводородные газы.

Сероводород, меркаптаны, серооксид углерода — высокотоксичные вещества. Диоксид углерода, присутствующий в газообразном топливе, уменьшает теплоты сгорания топлива.

Однако кислые компоненты, извлеченные при очистке углеводородных газов, могут использоваться в качестве сырья при производстве, например, серы и серной кислоты.

Для очистки нефтяных и природных газов от сероводорода, диоксида углерода и других серо- и кислородсодержащих соединений применяют абсорбционные процессы, которые в зависимости от взаимодействия этих соединений с растворителями (абсорбентами) подразделяются на «частные» процессы физической и химической абсорбции.

Выбор способа очистки сводится к выбору растворителя, поскольку от его специфических свойств зависит технологическая схема и технико-экономические показатели процесса.

При физической абсорбции очистка газов от нежелательных соединений происходит в результате контакта газов с жидкими растворителями неорганическими (вода) или органическими (пропиленкарбонат, диметиловый эфир полнэтнлеигликоля, N-метилпирролидон и др.), а также поглощения нежелательных компонентов названными растворителями.

Основные недостатки процессов физической абсорбции состоят в следующем: применяемые растворители относительно хорошо поглощают углеводороды; тонкая очистка газов обеспечивается после дополнительной доочистки алканоламиновыми растворителями.

При химической абсорбции очистка газов от нежелательных соединений происходит в результате контакта газов с растворителями, представляющими собой водные растворы алканоламинов: моноэтаноламина (МЭА), диэтанол- лмина (ДЭА), диизопропаноламин (ДИПА), дигликольамина (ДГА) и др. При контакте нежелательных компонентов с названными растворителями-реагентами происходят химические реакции.

десорбер очистка аминовый технологический

1. Описание технологической схемы I очереди ГПЗ

Блок очистки газа состоит из трех самостоятельных, идентичных установок, предназначенных для очистки сырьевого газа ОГКМ и КГКМ. Каждая из трех установок состоит из двух идентичных полулиний.

Сырьевой газ с промысла, с давлением 58-60 атм поступает в сепаратор 10В01, где отбиваются жидкие у/в и механические примеси. Конденсат сепарации направляется на установку стабилизации конденсата У30. Отсепарированный газ через теплообменник 10ЕО3 подается в нижнюю часть абсорбера 20С01. Очистка производится 30% водным раствором МЭА. Процесс абсорбции основан на химическом поглощении H2S и CO2 химически активной частью поглотительного раствора.

Поглощение кислых компонентов происходит при Т=50-56 о С и Р=60 атм. Аминовый абсорбент подается двумя потоками в верхнюю часть абсорбера 20С01, стекает вниз по тарелкам и в противоточном контакте с поступающим с нижней части абсорбера газом происходит абсорбция кислых компонентов (H2S, CO2) из газа.

Насыщенный абсорбент снизу абсорбера направляется в емкость расширения 20В03, где сбрасывается давление. При этом растворенные в абсорбенте у/в выветриваются из него. Газ расширения аминового абсорбента с верха 20ВO3 направляется на У30 на очистку от H2S, а дегазированный абсорбент дается в верхнюю часть регенератора (десорбера) 20СО3. Регенерация происходит при Т=110-130 0 С. Аминовый абсорбент стекает вниз по тарелкам и из него отпариваются кислые компоненты. Регенерированный абсорбент выходит с куба колонны, охлаждается в рекуперационном теплообменнике 20Е01 и направляется в емкость хранения 20Т01.

Читайте также:  Спутниковая тарелка или смарт тв

Кислый газ и водяной пар, выходящие с верха десорбера 20С03, охлаждаются в аэрохолодильнике 20А01, затем в теплообменнике 20Е05 и проходят через емкость орошения 20В05, откуда сконденсировавшаяся вода возвращается в десорбер в виде флегмы орошения, а кислый газ (около 70% H2S, 20% CO2, небольшое количество воды, метанола, у/в) направляются на установки получения серы 2,3 У50.

С целью очистки циркулирующего раствора абсорбента от мех.примесей, способных вызвать вспенивание, предусмотрен блок фильтрации амина 20FL01. Предусмотрена также подача антивспенивателя. По мере необходимости производится подпитка свежим раствором абсорбента.

Очищенный от H2S и CO2 газ из верхней части абсорбера выводится на осушку. После охлаждения в т/о 40Е01 газ поступает в сепаратор 40В01, где от него отделяется увлеченный абсорбент. Абсорбент по мере накопления выводится из 40В01 в емкости расширения 20В03. Газ из 40В01 через 40Е01, где предварительно захолаживается, подается в пропановый испаритель 40Е03. Для предотвращения гидратообразования перед 40Е01 и 40Е03 в поток газа вспрыскивается 80% раствор МЭГ. Из 40Е03 поток подается в сепаратор 40В03, где происходит разделение газовой и жидкой фаз. Осушенный газ из сепаратора 40В03 проходит рекуперационный т/о 40 Е01,где отдает свой холод и направляется на У140 в газопровод товарного газа «Ново-Псков».

Жидкая фаза, состоящая из МЭГ, воды и у/в, сконденсировавшихся из газа при низких температурах, направляется в емкость расширения 40В05 (трехфазный разделитель), в которой происходит разделение потока на три фазы:

-газовая фаза выводится в топливную сеть завода;

-углеводороды (конденсат осушки), выводится в блок стабилизации конденсата У09

-богатый (насыщенный) МЭГ направляется на регенерацию.

Насыщенный МЭГ из 40В05 поступает в 40В06, где дегазируется от остатков легких углеводородов. МЭГ с иза 40В06 через фильтр 40 FL01, т/о 40Е08 поступает в колонну регенерации 40С01. Куб колонны подогревается. Пары воды поднимаются по колонне, выводятся сверху, конденсируются в водяном холодильнике 40F09, и направляются в емкость орошения 40В07. Сконденсировавшаяся вода насосом 40Р03 подается на орошение колонны. Регенерированный МЭГ с куба колонны через т/о 40Е08, где отдает свое тепло богатому МЭГ, подается опять на впрыскивание в газовый паток перед захолаживанием. Регенерацию раствора МЭГ основана на разности температур кипения воды и гликоля.

2. Состояние вопроса

Абсорбция — процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Процесс аб-

сорбции происходит в том случае, когда парциальное давление извлекаемого компонента в газовой смеси выше, чем в жидком абсорбенте, вступающем в контакт с этим газом, т.е. для протекания абсорбции необходимо, чтобы газ и абсорбент не находились в состоянии равновесия. Различие в парциальном давлении извлекаемого компонента в газе и жидкости является той движущей силой, под действием которой происходит поглощениебольше эта движущая сила, тем интенсивнее переходит этот компонент из газовой фазы в жидкую. По своей природе различают два вида абсорбции: физическую, при которой извлечение компонентов из газа происходит благодаря их растворимости в абсорбентах и химическую (хемосорбцию), основанную на химическом взаимодействии извлекаемых компонентов с активной частью абсорбента. Скорость физической абсорбции определяется диффузионным процессами, скорость хемосорбции зависит от скорости диффузии и химической реакции.

Поглощение компонентов газовой смеси при абсорбции сопровождается выделением тепла, величина которого пропорциональна массе и теплоте растворения qA поглощенных компонентов.

Процесс абсорбции обратимый, поэтому он используется не только

для получения растворов газов в жидкостях, но и для разделения газовых смесей. При этом после поглощения одного или нескольких компонентов газа из газовой смеси необходимо произвести выделение из абсорбента поглощенных компонентов т.е. десорбцию.

При выборе абсорбента учитывают состав разделяемого газа, давление и температуру процесса, производительность установки. Выбор абсорбента определяется также его селективностью, поглотительной способностью, коррозионной активностью, стоимостью, токсичностью и другими факторами.

В нефтяной и газовой промышленности процесс абсорбции применяется для разделения, осушки и очистки углеводородных газов. Из природных и попутных нефтяных газов путем абсорбции извлекают этан, пропан, бутан и компоненты бензина; абсорбцию применяют для очистки природных газов от кислых компонентов — сероводорода, используемого для производства серы, диоксида углерода, серооксида углерода, сероуглерода, тиолов (меркаптанов) и т.п.; с помощью абсорбции также разделяют газы пиролиза и каталитического крекинга и осуществляют санитарную очистку газов от вредных примесей.

Читайте также:  Тарелка фарфоровая кашуб хел

В качестве абсорбентов при разделении углеводородных газов используют бензиновые или керосиновые фракции, а в последние годы и газовый конденсат, при осушке — диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль(ТЭГ). Для абсорбционной очистки газов от кислых компонентов применяют б/-метил-2-пирролидон, гликоли, пропиленкарбонат, трибутилфосфат, метанол; в качестве химического поглотителя используются моно- и диэтаноламины.

В отличие от ректификации процесс абсорбции протекает в основном однонаправленно, т.е. абсорбент можно считать практически нелетучим. В случае абсорбции многокомпонентной газовой смеси на некоторой ее стадии отдельные компоненты могут вытесняться другими поглощаемым компонентами. В результате наряду с процессом абсорбции будет протекать процесс частичной десорбции некоторых компонентов, что приведет к распределению компонентов между газовой и жидкой фазами, обусловленному обоими указанными процессами.

Процессы десорбции используются в химической, нефтехимической и пищевой промышленностях для удаления растворенных в жидкости газов путем нагрева жидкостей, как правило, конденсирующимся паром, так как растворимость газов в жидкостях существенно снижается при повышении их температур.Процессы десорбции применяются для регенерации абсорбционных растворов, поглощающих, например, СО, СО2, N2 и др. газы.

Процесс термической десорбции кислорода из воды является одним из главных в водоподготовке крупных котельных и ТЭЦ, так как наличие кислорода в воде существенно повышает ее коррозийную активность, приводящую к быстрому износу оборудования.

Десорбция газов из воды и абсорбционных растворов реализуется в настоящее время в аппаратах малой интенсивности, имеющих, естественно, большие габариты. В этой связи создание аппаратов интенсивного действия позволит существенно уменьшить габариты аппаратов и, соответственно, их стоимость, а также обеспечить заданную степень деаэрации воды.

Например, необходимо отметить, что процесс термической десорбции кислорода из воды паром является сложным процессом, зависящим от многих факторов. Во-первых, с целью повышения экономичности процесса, расход пара должен быть таким, чтобы нагреть воду до достаточно высоких температур (более 950 oС), а также быть достаточным, чтобы иметь развитую поверхность контакта между фазами и, в то же время, остаточное «вентиляционное» содержание пара должно быть небольшим, но достаточным для вывода из аппарата десорбированных газов. Остаточное несконденсированное содержание пара необходимо для того, чтобы не осуществлялась обратная сорбция О2 и дополнительное насыщение входящей воды кислородом при противоточном принципе работы десорбера.

Применение вихревых пакетных насадок для процесса десорбции кислорода из воды показало, что остаточное содержание кислорода составляет 2-3 кг/1000 кг воды в сравнении с 5-8 кг/1000 кг воды в существующих в настоящее время струйно-барботажных десорберах.

Другим достоинством пакетных вихревых насадок является уменьшение габаритов аппарата, по сравнению с имеющимся, в 6-8 раз при той же эффективности десорбции кислорода.

3. Расчет десорбера для регенерации раствора моноэтаноламина

Рассчитать отгонную колонну (десорбер) для регенерации насыщенного кислыми компонентами (сероводород и диоксид углерода) водного раствора моноэтаноламина (МЭА). Состав раствора приведен в таблице 1. Температура насыщенного раствора моноэтаноламина при его вводе в аппарат C. Количество серосодержащих компонентов в регенерированном растворе не должно превышать 0,005 кмоль на моль МЭА, а углекислых компонентов 0,0005 кмоль на кмоль МЭА.

Насыщенный кислыми компонентами водный раствор МЭА регенерируется при нагревании. Схема материальный потоков показана на рисунке 1.

Сырьем десорбера 1 является водный раствор МЭА, нагреваемый в теплообменники 6 до температуры t и подаваемый в верхнюю часть тарельчатого аппарата в количестве .

При нагревании насыщенного кислыми компонентами раствора МЭА давление паров этих компонентов быстро растет. Химические соединения, образовавшиеся при химической абсорбции, разлагаются с выделением кислых компонентов. Процесс разложения химических соединений описывается следующими стехиометрическими уравнениями:

Насыщенный раствор МЭА при вводе в аппарат однократно испаряется. Образовавшаяся при однократном испарении жидкая фаза раствора МЭА из нижней части десорбера поступает в межтрубное пространство испарителя 2, где нагревается и вновь частично испаряется за счет тепла конденсации водяного пара. Нагретый и регенерированный раствор выводится из нижней части десорбера.

Поток кислых газов, водяного пара и жидкий остаток из испарителя 2 возвращается в десорбер 1.

Кислые газы и водяной пар в количестве выводятся из верхней части десорбера, охлаждаются в конденсаторе-холодильнике 4 и поступает в емкость орошения 3. Вода из емкости орошения насосом 5 возвращается в верхнюю часть десорбера в качестве орошения. Кислые газы выводятся из системы.

Таблица 1 Расчет состава насыщенного абсорбента

Источник

Поделиться с друзьями