Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Константы растворимости и теплоты растворения компонентов природного газа в различных абсорбентах (в первой строке приводится К, кПа/мол. доли, во второй АН, кДж/моль)
Компоненты 50 % р-р МДЭА Тетраглим Раствор А' Раствор В*
СН2 16000 330 5800 1600
5,7 6,2 5,8 6
С2Н6 3720 76,2 • 1200 380
7,5 8,1 7,7 7,9
СЗН8 1040 21,4 320 НО
9,4 10,3 , 9,6 9,8
«С4Н10 350 7,2 ПО 40
14,2 »¦ 15 14,5 14,9
/Ю6Н14 87 1,8 25 8.1
20,4 22,5 21 21,3
С6Н6 1,65 16,0 5,6
і , 24'6 . 22,8 V 23,6
H2S _ 4,22 . 1 Q О ' _
С02 1о,о ¦ 30 - -
11,4 - -
COS 17,5 310 68,7
23,8 21,7 22,3
CH3SH 2,5 31,9 10,6
28,3 30,0 39,1
C2H5SH 50 '' 1.8 24,0 6,2
24,5 33,0 33,7 34,0
Раствор А* - 35 % мол _МДЭА+ 35 % мол эфирпотиэтпленглнкотя + + 30 % мол H2O Раствор В' - 45 % мол. МДЭА + 45 % мот эфпрполн-этнченглнколя + 10 % мол H2O
286
преимуществом МДЭА, благодаря которому снижаются потери продукционного газа. Растворимость углеводородов в растворах МДЭА возрастает с увеличением концентрации МДЭА (Смдэл. °/° мас-)- Эта зависимость для 25 0C с коэффициентом корреляции R > 0,9 описывает уравнение:
К/K0= 0,983 - 0,01267 СМД.)Л, (4.22)
V
где K0 - константа Генри для воды.
Константы растворимости парафиновых углеводородов в 50%-ном мас. растворе МДЭА при 25 °С могут быть рассчитаны (R > 0,9) по уравнению
In К = 4,605 + 11,184 ехр (-0,15572), * (4.23)
где п - число атомов углерода в молекуле углеводорода.
В гомологическом ряду парафинов, начиная с пропана, отношение теплоты растворения к теплоте конденсации примерно постоянно.
4.2.5. РАСТВОРИМОСТЬ МЕРКАПТАНОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭТАНОЛАМИНОВ
Растворимость индивидуальных меркаптанов в растворах аминов экспериментально определена Н.И. Подлегае-вым. Основные результаты приведены на рис. 4.32, 4.33 и табл. 4.36. Растворимость метил-, этил- и изопропилмеркапта-на в растворах аминов при содержании их в исходном газе в пределах от 0,5 до 15 г/м' (в пересчете на меркаптановую
287
Рис. 4.33. Зависимость растворимости C2H5SH от концентрации ДЭА в растворе при температуре 20 °С (содержание RSH в газе -5 г/м3)
\ f і \) * f,
'»* . VjH' •
Vi'' j ».1 I U)
; {t )»'»q '/
і -' , і < л , O
Таблица 4.36
Равновесная растворимость C2H5SH в водных растворах алканоламинов (г = 20 "С, содержание в газе - 5 г/м3)
Массовая доля амина, % Содержание RSH в растворе, мг/ 'Л
МЭА ДЭА ТЭА
20 288,1 123 80,4
30 291 180 85,8
40 202,4 92,9
95 230
серу) подчиняется закону Генри; причем указанные меркаптаны расположены в следующем порядке: CH,SH > C2H5SH > > H30-CjH?SH, а алканоламины - МЭА-ДЭА-ТЭА. Такой порядок обусловлен кислотно-основным механизмом взаимодействия меркаптанов с органическими щелочами-аминами. Растворимость меркаптанов растет с увеличением концентрации амина в растворе.
Константы растворимости меркаптанов в МДЭА приведены в табл. 4 35. Изотермы растворимости C2H5SH в водных растворах МДЭА даны на рис. 4.34.
На растворимость меркаптанов в алканоламинах значительное влияние оказывает наличие CO2 в растворе. Равновесная растворимость C2H5SH в аминах при наличии CO2 в растворе в количестве 2 г/л (глубокая регенерация) снижается в 2,5-4 раза. С увеличением содержания CO2 в растворе растворимость C2H5SH приближается к растворимости его в воде, при
288
Рис. 4.34. Изотермы растворимости C2HsSH в водных растворах МДЭА при температуре 20 °С:
цифры на линиях - концентрация МДЭА в растворе, моль/ л
р, мм рт. CT
О 0,5 1,0 1,5
Содержание C2H5SH * растворе, моль/л
этом характер изменения растворимости соответствует изменению pH раствора.
Таким образом, на промышленных установках аминовой очистки газа от H2S и CO2 не представляет возможным одновременно полностью очистить газ от меркаптанов. Анализ работы установок сероочистки газа на Оренбургском ГПЗ показывает, что при очистке газа 25 % ДЭА степень извлечения меркаптанов при удельном орошении 1—1,5 л абсорбента на 1 м3 газа не превышает 10 % при содержании их в исходном газе примерно 500 мг/м3.
4.2.6. РАСТВОРИМОСТЬ СЕРООКИСИ УГЛЕРОДА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭТАНОЛАМИНОВ
Процесс поглощения сероокиси углерода (COS) аминами определяется как физической растворимостью, так и химическим взаимодействием растворенной COS с аминами.
На рис. 4.35 приведена зависимость растворимости COS в воде от температуры; с повышением температуры она уменьшается.
Хемосорбция COS водным раствором ДЭА сопровождается образованием тиокарбаминовой кислоты, которая диссоциирует в растворе и взаимодействует с ДЭА с образованием тиокар-бамата амина. Тиокарбамат в водной среде гидролизуется, в результате чего образуется H2S и CO2, которые легко связываются с ДЭА. Общая кинетика взаимодействия COS с ДЭА определяется медленной реакцией образования тиокарбаминовой кислоты.
'9- 2364 289
Рис. 4.35. Зависимость растворимости COS в воде от температуры при давлении 101,333 кПа
і
( Л*
0 20 40 60 80 100 Температура, °С
В табл 4 37 приведены значения константы скорости реакции образования тиокарбаминовой кислоты при различных температурах и значения констант фазового равновесия при физической растворимости COS в водном растворе ДЭА, экспериментально определенные К И Макаровым и С П Малютиным [100]
