Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
, У 0,01 0,1 1 10 100
и* Отношение H2S/COz в сыром газе
Рис. 4.46. Зависимость минимального расхода пара на регенерацию насыщенных растворов ДЭА от отношения H2S/CO2 в сыром газе
319
газа в абсорбере), при этом одновременно из раствора десор-бируется основное количество диоксида углерода.
Увеличение температуры регенерации способствует более полной десорбции CO2 и незначительно сказывается на глубине регенерации по сероводороду.
Недостатком аминовых процессов являются относительно высокие энергетические затраты, в основном в виде пара, на регенерацию насыщенных растворов.
Одним из мероприятий, направленных на сокращение энергетического потребления при аминовой очистке газа, является использование пара вторичного вскипания регенерированного амина [103]. Данный процесс заключается в получении парового потока при дросселировании регенерированного амина на выходе из десорбера в испарительных аппаратах и рекомпрессия его в нижнюю часть десорбера (рис. 4.47). Таким образом, имеющаяся теплота раствора регенерируется и используется для отпаривания кислых газов. Подобная схема регенерации намного эффективнее обычной схемы, при которой рекуперированная в теплообменнике амин /амин теплота
J
Рис. 4.47. Принципиальная схема использования пара вторичного вскипания регенерированного амина:
/ - регенерированный амин; II - насыщенный амин; III - пар; / - теплообменник амин/амин; 2 - десорбер; 3 - рибойлер; 4 - дросселирующие устройства; 5 - сепараторы-расширители; 6 - компрессоры; 7 - насос це* _o
320
(особенно при ?кас > tK„n раствора) уносится из верхней части десорбера вместе с парами воды и кислыми газами. Кроме того, в данном процессе значительно снижается тепловая нагрузка конденсатора-холодильника кислых газов. В схеме регенерации с узлом вторичного вскипания регенерированного амина необходима установка дополнительного насоса для перекачки раствора через теплообменник амин/амин.
При двухступенчатом испарении потребление пара на десорбер снижается до 30 %. При этом расход электроэнергии на компримирование пара составляет всего 10-15 % от извлекаемой энергии. На первой ступени дросселирования раствора с 0,22-0,23 МПа (низ десорбера) до промежуточного давления 0,15-0,16 МПа выделяется до 70 % от общего количества получаемого пара при двухступенчатом дросселировании регенерированного раствора амина.
Ниже приведен пример процесса дросселирования регенерированного раствора амина (одна ступень) с рекомпрессией образующего парового потока: рх = 0,22 МПА, tt = 125 °С, р2 = = 0,16 МПа, t2 = 114 °С.
Количество пара, выделяемое при снижении давления раствора, определяется из теплового баланса. Расчет проводим на 1 кг исходного регенерированного раствора.
Энтальпия потоков (і, кДж/кг):
°с= 491,9, іжи °с = 446,2, гжи °с = 2698,3.
Принимаем количество образовавшегося при дросселировании пара X. Тогда баланс по теплу:
Q"5 °° = Q«" °° + QlU °° 491,9 • 1 = 446,2(1 -X) + 2698,3 • X,
отсюда X = 0,0203 кг или сім3 (примерно 1000 кг) регенерированного амина получается 20,3 кг пара.
При сжатии насыщенного водяного пара с 0,16 до 0,26 МПа он перегревается до 160 °С (г = 2804,6 кДж/кг). Тепло, вносимое в десорбер этим паром (с учетом теплопотерь), составит 20,3 • 2804,6 • 0,95 = 54086,7 кДж.
Чтобы компенсировать такое тепло, необходимо подать в рибойлер извне 25,6 кг пара низкого давления (р = 0,5 МПа, t = 150 °С, теплота испарения - 2113,9 кДж/кг).
При среднем удельном расходе пара на установках ДЭА аминовой очистки примерно 100 кг/м3 раствора экономия пара при применении узла вторичного вскипания регенерированного амина составит 20,3 %. • г , - „ <
21 -2364
321
Расход электроэнергии на компримирование пара вторичного вскипания, получаемого из 1 м3 раствора амина
Лґкоч = G„-Azy3600-Ti = [20,3(2804,6 - 2698,3)]/
/3600-0,6 = 1 кВт-ч,
где G11 - количество пара; Дг - разность между энтальпией исходного и сжатого пара (Дг = 106,3 кДж/кг); т| - к п д. компрессора.
Дополнительный расход электроэнергии на перекачку 1 м! раствора'
ALc = Z.„-p«-0-H/lOOO • л = 1 • 1000 • 9,81 - 55/ /(3600 - 1000 • 0,75) = 0,2 кДж • ч,
где Lx - количество раствора, м3/ч; рж - плотность раствора" кг/м3; д - ускорение свободного падения, м/с2; г| — кпд. насоса; H - напор, м;
Мо6щ = А/ком+ Nm= 1 + 0,2 = 1,2 кВт-ч
или в пересчете на водяной пар р = 0,5 МПа - это соответствует примерно 2 кг пара.
Для второй ступени дросселирования регенерированного амина проводят аналогичный расчет.
Расчет теплообменных аппаратов сводится к определению необходимой поверхности теплообмена. При этом в уравнениях теплообмена принимаются следующие коэффициенты теплопередачи (исходя из практических данных), Вт/(м2-°С). теплообменник амин/амин - 350-450; кипятильник (рибой-лер) - 900-1200; водяной холодильник - 200-350; воздушный холодильник - 15-25.
, , 4.2.14. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ
' ПРИРОДНОГО ГАЗА АБСОРБЕНТАМИ "
НА ОСНОВЕ ЭТАНОЛАМИНА '
Сырье крупных месторождений нефти и газа, освоенных в Волго-Уральском регионе (Оренбургское, Астраханское, Карачаганакское, Тенгизское и Жанажольское), характеризуется высоким содержанием кислых компонентов (H2S и CO2) и сероорганических соединений. Применение в данном случае традиционных процессов очистки сопряжено с большими удельными капитальными и эксплуатационными затратами Это поставило проблему разработки и промышленного освоения новых, экономичных и безотходных технологий, обеспечивающих полное и квалифицированное использование всех
