Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Промышленная проверка показала, что использование "Укарсола-702" позволяет при тонкой очистке газа от H2S и CO2 одновременно извлечь 40-50 % RSH, что значительно снижает нагрузку по RSH последующих установок низкотемпературной масляной доочистки газа от меркаптанов и щелочной очистки ПБФ от RSH.
Содержание RSH в товарном газе соответствовало норме -менее 36 мг/м3 (ОСТ 51.40-83), а качество очищенной ПБФ требованиям ГОСТ 20448-90:RSH - менее 0,013 % мае. и H2S -менее 0,003 % мае. Экономия щелочи при этом составила до 30 % по сравнению с абсорбентом МДЭА+ДЭА при одинаковой загрузке III очереди завода сырьевым газом.
Технология очистка газа абсорбентом физико-химического действия принята в промышленную эксплуатацию на Оренбургском ГПЗ. , - «
4.3. ОЧИСТКА ГАЗА ФИЗИЧЕСКИМИ АБСОРБЕНТАМИ
В отличие от этаноламинов физические абсорбенты позволяют извлечь из газа одновременно с H2S и CO2 сероор-ганические примеси - меркаптаны, сероокись углерода, сероуглерод, а в ряде случаев и осушить газ. Кроме того, затраты энергии на регенерацию абсорбентов значительно ниже, вследствии непрочности соединений абсорбент/примесь. Поэтому на практике иногда экономичнее использовать физические абсорбенты для очистки газа, хотя они и значительно дороже этаноламинов [86, 163, 127].
Ограничением их широкого применения (помимо стоимости) является повышенная растворимость углеводородных компонентов газа в абсорбенте, что усложняет технологическую схему процесса и ухудшает качество получаемых кислых газов - сырья для получения серы, а также невозможность получить глубокую степень очистки.
В качестве физических абсорбентов для очистки газов применяются различные классы соединений: алифатические спирты, эфиры гликолей, гетероциклические соединения и др. [27].
В промышленности наибольшее распространение получили моно- и диалкиловые эфиры полиэтиленгликолей (ПЭГ), имеющие фирменное название "Селексол" и "Сепасолв".
4.3.1. ОСНОВЫ РАСТВОРИМОСТИ ГАЗОВ В ФИЗИЧЕСКИХ АБСОРБЕНТАХ
Процессы с использованием физических абсорбентов основаны на установлении равновесия извлекаемых компонентов между жидкой и газовой фазами. Равновесие характеризуется константой фазового равновесия, представляющей отношение концентраций компонента в газовой и жидкой фазах:
К, = *.. (4.59)
Межфазное равновесие определяется равенством температур, давлений и фугитивностей отдельных компонентов в любой точке системы, т.е. для компонента і можно записать
Tl = T0; Pl=Po, fu = fc- , , (4.60)
336
При небольших давлениях, кдля случая идеального газа, растворимость газа р жидкости определяется законом Генри
P г = КщХ.>
где Кн - константа Генри; х, ~ мольная доля компонента в жидкости.
С учетом влияния давления на растворимость компонентов в физических абсорбентах условие фазового равновесия можно выразить зависимостью
<?гУ,Р = 7, x,f, е , (4.61)
і
где ф, - коэффициент активности г-го компонента в газовой фазе; у, - коэффициент активности г-го компонента в жидкой фазе; х„ у, - мольная доля г-го компонента в газовой и жидкой фазе соответственно; f^' - фугитивность чистой жидкости г-го компонента при температуре T и нормальном давлении; V1 - парциальный мольный объем г-го компонента.
Коэффициент активности г-го компонента в газовой фазе можно определить на основании уравнения Редлиха - Квонга, модифицированного Барсуком С.Д. [И]:
In ф, = hu (Z - т) - In(Z -Tn)-Cl1 In(I + m/Z)--, (4.62)
Ь b(Z + т)
где Z - коэффициент сжимаемости смеси, '
Z3 - Z2 - Z(m3 + т - dm) - т2 = 0; " ' (4.63)
т = pb/RT; ,•J^s ' M лОЗ^ОЧП ,Ш їЗОЮ'- ' S ,»! (4.64)
ь=2>А; ' (4.65)
м
Ь, = 0,0867 RTJpn; (4.66)
rf, = Л, + Bx(JJT - 1) + C1(TJT - I)2. (4.67)
Значения коэффициентов Л,, ?„ C1 для углеводородов приведены в литературе [11]. Коэффициент активности компонента в жидкой фазе можно определить на основании двухчленного уравнения Маргулиса для бинарной смеси:
InT1=^x22, (4.68)
где Л2) - константа; X1 - концентрация растворителя. 1
22 - 2364 337
При X1 0, у, ->у,_ коэффициент активности при бесконечном разбавлении, -** & ' >
у = lim 7, = ^Ш-, (4.69)
/о,. ' -
где Кт - константа Генри компонента. Исходя из условия X1 —» 0, получаем
InJ1 = AxZRT; г г ,
At = In^Ui. , (4.70)
Для бинарной смеси X1 = 1 - х,, получаем
Ф,г/,р = X1 Д,е(,-")г In-^e"1' *7. (4.71)
А»/
Фугитивность чистой жидкости компонента і [105]:
f0I, = 7,224 - 7534(ГГ,/Г) - 2,5981п<7*/Г„), (4.72)
где Tn - критическая температура компонента.
Таким образом, по имеющимся данным по растворимости компонентов в абсорбенте, определенным константой Генри, по уравнению (4.71) при заданных температурах, давлении и исходном содержании компонента в одной из фаз можно рассчитать содержание компонента во второй фазе и определить константу фазового равновесия.
4.3.2. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ АБСОРБЕНТОВ
• і
В качестве физических абсорбентов кислых компонентов предложено большое количество веществ различных классов соединений: алифатических спиртов, простых и сложных эфиров, гетероциклических соединений [27].
