Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
К = ехр (-12,05 + 0,03856-0. (4.40)
По уравнениям (4.37-4.40) можно рассчитать примерный расход аминов с учетом технологических режимов работы установок сероочистки газа и состава перерабатываемого сырья.
Следует отметить, что в промышленных условиях наибольшую деструкцию амина следует ожидать в зонах с повышенной температурой и степенью насыщения CO2. Такой зоной, по-видимому, является линия насыщенного раствора в интервале температур 80-110 °С.
Основным способом снижения потерь аминов в результате термохимического разложения является вывод продуктов деструкции из системы путем фильтрации и сорбционной очистки (активные угли, цеолиты и др.) раствора.
Добавление к амину небольшого количества водного раствора соды или щелочи ускоряет гидролиз первичного продукта деструкции аминов - оксазолидона-2, что приводит к снижению количества продуктов разложения в растворе.
Немаловажное значение имеет также поддержание температуры регенерации насыщенного амина - не выше 130 °С.
20-
307
Механические потери происходят от разливов и утечек через неплотности аппаратуры в системе хранения и перекачки раствора. Эти потери характеризуют культуру производства и не должны превышать 10 % от общих потерь аминов.
Прочие потери вызываются химическим взаимодействием амина с другими компонентами газа (COS, CS2, RSH и др.), кислородом воздуха.
Продукт взаимодействия ДЭА с COS при регенерации легко диссоциируется, выделяя амин. Содержание CS2 в природных газах, как правило, незначительно - до 20 мг/м3 и продукты реакции CS2 с ДЭА при нагревании регенерируются на 80 % и более. МДЭА с COS и CS2 не реагирует. Меркаптаны, дисульфиды и тиофены не вступают в реакцию с аминами и поэтому не вызывают потерь поглотителей.
Этаноламины подвержены окислительному разложению. В присутствии кислорода сероводород реагирует с аминами с образованием устойчивых соединений (тиосульфат, соли ди-тиокарбаминовой кислоты, тиомочевина и другие продукты), которые не удается разложить при нагревании. Для предотвращения потерь амина от окислительного разложения необходимо исключить контакт амина с воздухом (инертная "подушка" в емкостях с амином).
Прочие потери амина с примесями газа и раствора рассчитать практически невозможно, так как очень много веществ может участвовать в этом процессе. Указанные потери принимаются в размере 5-10 мг/м3 сырьевого газа [14].
-у
4.2.13. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ПАРАМЕТРОВ •* УСТАНОВОК ОЧИСТКИ ГАЗА
Для осуществления комплексной интенсификации процесса аминовой очистки необходима разработка общей математической модели, на базе которой на ЭВМ выполняются расчеты в целях поиска оптимальных решений на стадии проектирования и управления. Оптимальным следует считать режим, при котором обеспечиваются минимальные эксплуатационные затраты на проведение процесса очистки газа.
К настоящему времени проведены исследования [58, 103, 99, 18], позволяющие разработать обобщенную модель процесса абсорбции - десорбции H2S и CO2 водными растворами этано-ламинов.
Кратность циркуляции абсорбента является одним из самых важных показателей работы установок очистки газа, так
308
как на ее долю приходится примерно 60 % энергетических затрат на процесс очистки.
Расход абсорбента должен быть таким, чтобы обеспечить требуемую степень очистки газа от кислых компонентов при минимальных затратах на процесс. Более высокий расход поглотителя по сравнению с требуемым приведет к увеличению себестоимости очистки, а более низкий - не обеспечит заданную степень очистки газа. В свою очередь, требуемый расход абсорбента определяется рабочей степенью насыщения раствора кислыми компонентами, которая принимается на основании данных о предельной равновесной степени насыщения амина.
Общая емкость равняется сумме химической и физической емкости-:
а, = а1Х + а1ф. (4.41 )
Предельная химическая емкость в соответствии с приведенными уравнениями реакций H2S и CO2 с аминами равна:
1 - аах -п ¦ авх = 0, (4.42)
где аах, а„х - химическая емкость по H2S и CO2, моль/моль.
В интервале температур 10-100 °С и парциальных давлений до 2 МПа физическая емкость амина может быть определена по данным о растворимости H2S и CO2 в воде:
ааф = У,- К/т,- Сжо, (4.43)
а„Ф = Ув- К/тв- Сжо, (4.44)
где у - молярная доля компонента в газе; Сжо - концентрация амина в растворе, моль/л; ота, отв - константа фазового равновесия H2S и CO2b воде, (кмоль/м3)/(кмоль/м3):
OTH2S = 0,257 + 0,00716 • t; (4.45)
Ot0O2= 0,6 + 0,028 • t, (4.46)
где К - коэффициент перевода к нормальным условиям
K=IO-P- 273/22,4 • (273 + г), (4.47)
где р - общее давление абсорбции, МПа; t - температура раствора, °С.
Предельная степень насыщения амина связана с удельным расходом абсорбента (qp, м3/м3 исходного газа) и концентрацией этаноламина в растворе следующей зависимости:
309
а,„ = alx + а1ф = г/,/22,4 • qp ¦ Сжо + а1р, (4.48)
где аф - содержание H2S (CO2) в регенерированном абсорбенте, моль/моль.
Совместное решение этих уравнений позволяет найти выражение для определения минимального удельного расхода поглотителя [99]:
