Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Для расчета процесса очистки от сернистых соединений необходимы равновесные данные всех компонентов, входящих в состав природного газа. В связи с этим определялась равновесная растворимость меркаптанов, сероводорода, двуокиси углерода, углеводородов, COS, CS2 в абсорбенте.
Растворимость компонентов в абсорбенте при атмосферном давлении определялась хроматографическим методом.
Константы Генри индивидуальных меркаптанов, сероводорода и двуокиси углерода приведены в табл 4.73.
Растворимость компонентов в абсорбенте ЭТ-1 описывается уравнением
Kn = A-BZT. (4.88)
Значение коэффициентов А и В и теплоты абсорбции компонентов в ЭТ-1 приведены в табл. 4.74.
Таблица 4.73
Константы Генри (МПа/мол. доли) меркаптанов, H2S и CO2 в абсорбенте ЭТ-1
Абсорбат Температура, К
293 283 273 263 253
CH3SH 0,1939 0,1362 0,0941 0,0618 0,0422
C2H5SH 0,1354 0,0707 0,0475 0,0289 0,0184
Z-C3H7SH 0,1006 0,0505 0,0344 0,0203 0,0122
«-C3H7SH 0,0534 0,0254 0,0164 0,0090 0,0056
л s -CH4SH 0,0382 0,0173 0,0113 0,0068 0,0033
H2S 0,9733 0,7999 0,4533 0,3332 0,2399
CO2 6,3994 5,0510 3,0964 3,0488 -
376
Таблица 4 74
Коэффициенты А и В и теплоты абсорбции
Абсорбат
В
-АН, кДж/кмол
CH3SH
C2H5SH J-C3H7SH п C3H7SH п s -C4H9SH
H2S
CO2
COS
CS,
8,0626 10,1963 10,5377 10,9044 11,2873 9,2839 8,9122 7,9712 7,6308
2845,6 3605,4 3792,3 4090,2 4297,6 2721,9 2076,6 2084,4 2787,4
23660 29980 31530 34010 35730 22630 17260 17330 23170
Зависимость растворимости меркаптанов от их нормальной температуры кипения и температуры контакта аппроксимируется уравнением:
In Кн, = 1,28 + 0,0068Г„, - 696,36/Т +
+ 2,49158 - Ты/Т - 5,04287(7,,,/7)2 (4 89)
Максимальное расхождение между экспериментальными и рассчитанными по данному уравнению констант Генри не превышает 20 % Сравнение расчетных и экспериментальных значений K11 приведено на рис 4 74
Рассчитанная на основании экспериментальных значений
377
констант Генри равновесная растворимость сероводорода и этилмеркаптана при температуре 293 К составляет для сероводорода 20,4 м3/м3 раствора при Ph2S = 0,1013 МПа, для
этилмеркаптана - 4,29 кг/м3 при Pc2h5sh = 1,333 кПа. Сопоставление абсорбционных свойств ЭТ-1 с другими абсорбентами приводится на рис. 4.54.
Представленные в табл. 4.73 константы определены для безводного растворителя. Наличие воды в абсорбенте сильно сказывается на растворимость компонентов в сторону ее уменьшения. В работе [95] определена растворимость сероводорода и двуокиси углерода в ЭТ-1 (г/л) при 293 К и парциальном давлении сероводорода, равном 0,1 МПа, при различном содержании воды в абсорбенте.
........ о
Содержание воды, % мае. Абсорбат:
H2S ......................
СО, .......................
18,2 4,4
2,5
17,9 4,3
5,0
17,3 4,0
7,5
16,0 3,3
10,0
14,5 2,4
Зависимость абсорбционной емкости ЭТ-1 от содержания воды в поглотителе по отношению к этилмеркаптану опреде-
20 '
4 8
H2O, % мае.
Рис. 4.75. Влияние воды на растворимость C2H5SH в ЭТ-1:
1 - KhC2H5SH ПРИ T = 265 К; 2 - K„c2n5sn при T = 273 К; 3 - раствори
мость C2H5SH при T = 265 К, (0C2HsSH = 1,33 кПа 378
лена хроматографически при температурах 273 К и 263 К. Концентрация воды в ЭТ-1 варьировалась от 0 до 12 % мае. Растворимость этилмеркаптана как функция содержания воды в абсорбенте представлена на рис. 4.75.
Анализируя данные по растворимости компонентов можно отметить, что наличие воды в абсорбенте сильно сказывается на сорбционной способности ЭТ-1. Увеличение воды до 10 % мае. снижает растворимость сероводорода в 1,25 раз, углекислоты - в 1,8 раз, этилмеркаптана — в 1,8 раз.
Растворимость углеводородов в абсорбенте ЭТ-1
Равновесие между абсорбентом ЭТ-1 и углеводородами определялась хроматографическим методом при атмосферном давлении и в бомбе равновесия при давлении до 6,0 МПа.
Константы Генри индивидуальных углеводородов, определенные в температурном интервале от 293 К до 263 К, приведены в табл. 4.75.
Константы фазового равновесия углеводородов при давлении до 6 МПа и температурах контакта от 273 К до 313 К представлены на рис. 4.76, 4.77.
Аналитическая зависимость растворимости углеводородов от их нормальной температуры кипения и температуры контакта для абсорбента ЭТ-1 имеет вид
In КЛ = -2,40757 + 0,00877 Ты +- 8,84384^1 -Щ+ ^
+0,23885 -^¦j. (4.90)
Сравнение экспериментальных и расчетных значений констант Генри углеводородов показано на рис. 4.55.
Таблица 4.75
Константы Генри (МПа/мол. доли) углеводородов в ЭТ-1
Абсорбат Температура, К
293 283 273 263
Метан 33,457 29,597 25,949 22,524
Этан 11,114 9,733 7,994 7,408
Пропан 4,354 3,585 2,634 1,946
м-Бутан 2,486 1,929 1,664 0,638
и-Бутан 1,470 1,454 1,344 0,659
379
Очистка природного газа от сернистых соединений абсорбентом ЭТ-1
Приведенные абсорбционые свойства ЭТ-1 показывают перспективность использования его для очистки природного газа от сернистых соединений. Детально процессы с использованием ЭТ-1 изучены на опытных установках и в опытно-промышленном масштабе на Оренбургском ГПЗ.
На пилотной установке, модулирующей промышленный процесс, включающий в себя абсорбер, выветриватель, регенератор исследовалось влияние кратности орошения, высоты насадки, степени регенерации растворителя на очистку природного газа от сероводорода селективность по отношению к углекислоте [96].
