Расчёт аппаратов установки очистки природного и жирного газа от сероводорода и углекислого газа

Попутный нефтяной газ отличается от природного газа метана более высоким содержанием тяжелых углеводородов, что делает его ценным сырьем для нефтехимических производств. В результате переработки ПНГ на газоперерабатывающих заводах получают продукт под названием "широкая фракция легких углеводородов" (ШФЛУ) и сухой газ, сходный с природным. Из ШФЛУ непосредственно на газоперерабатывающих заводах получают сжиженные газы (пропан, бутан и пропан-бутановая смесь), используемые населением.

Содержание работы

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1Литературный обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4Описание технологической схемы установки «Сероочистка» . . . . . 12Расчетная часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Состав сырья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Расчет абсорбера А-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17Рачет десорбера Д-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Результаты расчетов в DESIGN II FOR WINDOWS . . . . . . . . . . . . . . . . 35Технологическая схема установки «Сероочистка» . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Чертеж абсорбера А-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Чертеж тарелки типа ТКП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Файлы: 1 файл

Seroochistka.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Пермский национальный исследовательский политехнический институт

Кафедра «Химические технологии»

Расчётно-пояснительная записка по курсовому проекту ХТТУМ

Тема: «Расчёт аппаратов установки очистки природного и жирного газа от сероводорода и углекислого газа»

Выполнил: студент гр. ХТТ-10-2с

Литературный обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1. Описание технологической схемы установки «Сероочистка» . . . . . 12
1. Состав сырья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
2. Расчет абсорбера А-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
3. Рачет десорбера Д-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Результаты расчетов в DESIGN II FOR WINDOWS . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Технологическая схема установки «Сероочистка» . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Чертеж абсорбера А-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Чертеж тарелки типа ТКП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Строительство установки сероочистка обусловлено необходимостью очистки попутных нефтяных газов получаемых на местах добычи нефти и при деструктивных процессов переработки нефти на ООО “ПНОС”. Очистка газов в основном осуществляется от сероводорода и диоксида углерода, в качестве абсорбента используется 25% водный раствор метилдиэтаноламина(МДЭА).

Переработка попутного нефтяного газа обусловлена экономической составляющей и в настоящее время актуальна для России и Пермского Края в целом.

Установки для очистки газа от сернистых соединений в настоящее время особенно необходимы в России, занимающей первое место в мире по объемам сжигания попутного нефтяного газа, что связано с отсутствием развитой системы газопроводов и сложностью локальной переработки попутного нефтяного газа на месторождениях.

Попутный нефтяной газ отличается от природного газа метана более высоким содержанием тяжелых углеводородов, что делает его ценным сырьем для нефтехимических производств. В результате переработки ПНГ на газоперерабатывающих заводах получают продукт под названием "широкая фракция легких углеводородов" (ШФЛУ) и сухой газ, сходный с природным. Из ШФЛУ непосредственно на газоперерабатывающих заводах получают сжиженные газы (пропан, бутан и пропан-бутановая смесь), используемые населением.

В процессе дальнейшей переработки из ШФЛУ может быть получен практически весь спектр нефтехимической продукции: каучуки для шинной и резинотехнической промышленности, пластмассы, компоненты для высокооктанового бензина.

В данной работе проводился расчёт основных аппаратов установки СО и анализ процессов очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и углекислого газа. Расчёт производился в программе DESIGN II FOR WINDOWS. При расчёте в программе использовались технологические данные аппаратов и состав исходного газа и абсорбента взятые из регламента установки СО. По заключении расчётов производилось сопоставление данных полученных при расчёте в программе DESIGN II FOR WINDOWS и данных материального баланса установки СО полученных в процессе прохождения летней практики, а также технологических характеристик основных аппаратов: расчётных,и взятых из регламента.

Основные применяемые и разрабатываемые технологии очистки природного газа от сероводорода

В настоящее время для очистки природного газа от H2S и СО2 используют следующие процессы:
- хемосорбционные процессы, основанные на химическом взаимодействии H2S и СО2 с активной частью абсорбента;
- процессы физической абсорбции, в которых извлечение кислых компонентов происходит за счет их растворимости в органических поглотителях;
- комбинированные процессы, использующие одновременно химические и физические поглотители;
- окислительные процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в серу;
- очистка природного газа от сероводорода может производиться и с использованием адcорбционных процессов, основанных на извлечении компонентов газа твердыми поглотителями — адсорбентами.
Очистка природного и других газов от сероводорода может осуществляться разными методами. Выбор процесса очистки природного газа от сернистых соединений в каждом конкретном случае зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.

Анализ мировой практики, накопленной в области очистки природных газов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинации.

Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для очистки небольших потоков газа, либо для тонкой очистки газа.

В нашем случае производится очистка природного газа от H2S и СО2 с использованием метода химической абсорбции.

Абсорбцией называют процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Поглощение газа может происходить либо за счет его растворения в абсорбенте, либо в результате его химического взаимодействия с абсорбентом. В первом случае процесс называют физической абсорбцией, а во втором случае – хемосорбцией. Возможно также сочетание обоих механизмов процесса.

В промышленности абсорбция широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов, для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей, для санитарной очистки газов и т.д.

При переходе из газовой фазы в жидкую, энергия молекул распределяемого компонента уменьшается. Поэтому процесс абсорбции сопровождается выделением тепла и повышением температуры системы. Кроме того, объем системы в процессе абсорбции уменьшается за счет уменьшения объема газовой фазы. Следовательно, согласно принципу Ле-Шателье, растворимость газа в жидкости увеличивается при повышении давления и уменьшении температуры процесса. Статика процесса абсорбции описывается уравнением Генри, а кинетика – основными уравнениями массопередачи.

При абсорбции процесс массопередачи протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому в аппаратах для поглощения газов жидкостями (абсорберах) должна быть создана развитая поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. В качестве поверхности соприкосновения между газом и жидкостью используют: насадки, тарелки и роторные абсорберы с вращающимися деталями. В нефтяной и химической промышленности наибольшее применение нашли насадочные и тарельчатые колонны.

Современные насадочные аппараты должны обладать высокой разделительной способностью и производительностью характеризоваться высокой надёжностью и гибкостью в работе, обеспечивать низкие эксплутационные расходы, иметь небольшую массу, быть простыми и технологическими в изготовлении.

Значимой частью аппарата является тарелка. Большой выбор тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. При этом наряду с общими требованиями (высокая интенсивность единицы объёма аппарата, его стоимость и др.) выдвигаются требования связанные со спецификой производства: большой интервал изменения нагрузок по фазам, возможность использования тарелок в среде загрязнённой жидкости, возможность защиты от коррозии и т.д. Зачастую эти характеристики тарелок являются основными, определяющими пригодность той или иной конструкции для использования в каждом конкретном процессе. При этом учитываются и такие факторы как промышленный опыт эксплуатации, возможность быстрого изготовления и др. Окончательный выбор определяется технико-экономическим анализом. В данном аппарате (абсорбере) применяются клапанные двухпоточные прямоточные тарелки. Данные тарелки могут применятся в процессах протекающих как под вакуумом так и под давлением; обладают большим диапазоном эффективной работы в режимах от барботажного в перекрёстном движении фаз до струйного прямоточного, реализуемого на струйных тарелках. [2] [3].

Абсорбенты для очистки газа.

Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газа от Н2S и С02 являются: • моноэтаноламин (МЭА) • диэтаноламин (ДЭА) • триэтаноламин (ТЭА) • дигликольамин (ДГА) • диизопропаноламин (ДИПА) • метилдиэтаноламин (МДЭА)

До настоящего времени в промышленности на установках по очистке кислых газов, в качестве абсорбента, восновном, применяется моноэтаноламин (МЭА), а также диэтаноламин (ДЭА). Анализ мировой практики показывает, что наблюдается тенденция по замене МЭА на более эффективный абсорбент -метилдиэтаноламин (МДЭА). Для селективного извлечения Н2S в присутствии СO2 используют третичный амин - метилдиэтаноламин.

Таблица 1 - Физико-химические свойства МЭА и МДЭА (содержание основного вещества - 99% масс.)
📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎