Технологический расчёт десорбера аминовой очистки

 

  Количество десорбированной в испарителе смеси, вводимой в десорбер составляет:

 

Количество регенерированного  раствора равно:

 

 

Расчет состава регенерированного  абсорбера дан в таблице 7.

Материальный баланс регенерации  раствора МЭА представлен в таблице 8.

 

 

 

 

Таблица 7. Расчет состава  регенерированного абсорбера

№	Компонент	Мольная масса,	Количество		Содержание
1	H2O	18	118396	6577,56	0,84639	0,94937	17,09
2	RNH2	61,1	21217	347,25	0,15167	0,05012	3,06
3	H2S	34	16	0,46	0,00011	0,00007	0,00
4	CO2	44	1	0,03	0,00001	0,00000	0,00
5	(RNH3)2CO3	184,2	26	0,14	0,00018	0,00002	0,00
6	RNH3HCO3	123,1	0,3	0,00	0,00000	0,00000	0,00
7	(RNH3)2S	156,2	189	1,21	0,00135	0,00017	0,03
8	RNH3HS	95,1	6	0,06	0,00004	0,00001	0,00
9	CH4	16	17	1,06	0,00012	0,00015	0,00
10	C2H6	30	16	0,55	0,00012	0,00008	0,00
	Σ		139884	6928,3	1,0000	1,0000	20,19

 

Таблица 8. Материальный баланс регенерации раствора МЭА

Поток, поступающий в десорбер	Количество, кг/ч	Поток, выводимый из десорбера	Количество, кг/ч
Насыщенный раствор	150000	Парогазовая смесь,	20312,95
Орошение ,	10196,9	Раствор из десорбера в испаритель,	143369,34
Десорбированная смесь из испарителя,	3485,3
Σ	163682,3		163682,3

 

1.6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДЕСОРБЕРА

 

Количество тепла  , которое подводится в десорбер для отгона сероводорода и двуокиси углерода из насыщенного раствора МЭА, определяется из уравнения теплового баланса десорбера:

 

Левая часть уравнения  соответствует приходу тепла (в  кВт): с насыщенным раствором МЭА; с жидким орошением; с десорбированной смесью из испарителя, на десорбцию кислых компонентов и образование парового орошения.

Правая часть уравнения  отвечает расходу тепла (в кВт): в парогазовой смеси,   с раствором, направляемый в десорбер;   тепловые потери, составляющие 1% общего расхода тепла.

Тепло потока сообщается суммарным материальным потоком  .

Энтальпия насыщенного раствора МЭА при температуре ⁰С равна:

 

где ⁰С)  теплоемкость раствора.

Энтальпия водяного орошения при температуре⁰С равна:

 

где ⁰С)  теплоемкость воды.

Энтальпию парогазовой смеси  без ущерба для точности расчетов можно принять равной энтальпии  водяного пара. При необходимости  производят расчет энтальпии парогазовой смеси.

Энтальпия водяного пара при  температуре верха колонны ⁰С равна

Ввиду низкого давления в  аппарате энтальпию сероводорода и  диоксида углерода следует рассчитать по формуле:

 

где коэффициенты, числовые значения которых для  и берутся из работы.

Расчет состава и энтальпии  десорбированной в испарителе парогазовой смеси дан в таблице 9.

 

Таблица 9. Состав и  энтальпия парогазовой смеси  из испарителя

 

Компонент	Количество	Содержание             масс. доли	Энтальпия 0
H2S	1174,7	0,337032	391,3	131,88
CO2	160,3	0,045984	310,1	14,26
H2O	2150,4	0,616984	2750	1696,71
	3485,3			1842,85

 

Ввиду незначительного содержания кислых компонентов энтальпия раствора МЭА, направленного из десорбера в испаритель, равна:

 

где ⁰С)  теплоемкость раствора; ⁰С принятая температура, при которой раствор выводится из десорбера.

Расчет теплового баланса  представлен в таблице 10, при этом количество теплопотерь составляет величину равную:

 

 

 

Количество водяного пара в нижней части десорбера рассчитывается по уравнению:

 

 

 

где удельные теплоты десорбции сероводорода, диоксида углерода и испарения воды, кДж/кг.

 

 

 

 

 

Таблица 10. Тепловой баланс десорбера

 

Обозначение потока	Количество, кг/ч	Температура, 0С	Энтальпия, кДж/кг	Обозначение теплового потока	Количество тепла, кВт
Приход
	150000,0	90	372,6		15525
	10196,9	30	125,6		356
	3485,3	121	1842,8		1784
					12929
Σ	163682,3				30594
Расход
	20313,0	111	2700,0		15235
	143369,3	90	378,0		15054
Потери тепла					306
Σ	163682,3				30594

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7 ЧИСЛО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ  И РАБОЧИХ ТАРЕЛОК

 

Извлечение  и из водных растворов моноэтаноламина является одним из трудных процессов десорбции, вследствие относительной стойкости соединений, образуемых моноэтаноламином. Расчет разложения химических соединений при температуре ⁰С и сравнение состава абсорбента до разложения и после него подтверждает это обстоятельство. Основная масса кислых компонентов выделяется из раствора при однократном испарении. По этой причине необходимое число теоретических тарелок предпочитают устанавливать, исходя из опытных данных; оно составляет 2 - 4 тарелки.

Число рабочих тарелок  равно:

 

где число теоретических тарелок; к.п.д. тарелки.

С учетом повышенных требований к чистоте абсорбента принимаем .

Материальный баланс десорбции  показывает, что аппарат имеет  высокую нагрузку по жидкости, наряду с высокой нагрузкой по парогазовой  смеси. Поэтому принимаем решение  установить в аппарате тарелки S-образных элементов с прямоточными клапанами.

В десорберах известные конструкции тарелок имеют низкие к.п.д. (в пределах от 0,1 до 0,2). Принимаем получим:

 

 

 

Для извлечения испарившегося  амина в верхней части аппарата (выше ввода насыщенного раствора) устанавливают от 2 до 6 рабочих тарелок. Для установления в верхней части  аппарата следует принять  рабочих тарелок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. ДИАМЕТР ДЕСОРБЕРА

 

Диаметр аппарата рассчитывается по формуле:

 

где объемный расход парогазовой смеси в наиболее нагруженном сечении аппарата, ; максимальная допустимая скорость,

Наиболее  нагруженным  является сечение аппарата под нижней тарелкой; объемный расход парогазовой  смеси в этом сечении равен:

 

где  количество парогазовой смеси под нижней тарелкой десорбера, плотность парогазовой смеси, .

Величина равна:

 

Плотность парогазовой смеси  при давлении в аппарате близком  к атмосферному рассчитывается по формуле: 

 

где средняя мольная масса парогазовой смеси, равная:

 

Подставив в формулу для  расчета плотности числовые значения получим:  

 

Объемный расход парогазовой  смеси составит:

 

Максимальная допустимая скорость парогазовой смеси равна:

 

где  коэффициент, величина которого определяется типом тарелки, расстояниями между тарелками и нагрузкой по жидкости на единицу длины слива.

Значение коэффициента  определяется по формуле:

 

в которой коэффициенты, стоящие в правой части, зависят от типа тарелки.

Для тарелок S-образных элементов Для десорберов рекомендуется числовой значение коэффициента

Величина коэффициента определяется в зависимости от расстояния между тарелками, которое принимается равным Тогда числовое значение коэффициента найдем из графика зависимости коэффициента от расстояния между тарелками . Тогда .

Для тарелок из S-образных элементов с прямоточными клапанами Коэффициент принимают в зависимости от  
расхода жидкости на единицу длины сливной планки тарелки. Расход жидкости единицу длины сливной планки тарелки вычислим так:

 

Плотность жидкости в нижней части аппарата принимается равной плотности регенерированного раствора МЭА,

Примем где предварительно принимаемый диаметр регенератора раствора МЭА.

Числовое значение расхода  жидкости равно:

 

При величина

Числовое значение коэффициента   равно:

 

Подставив числовые значения величин в формулу для расчета  скорости получим:

 

Диаметр аппарата равен:

 

В соответствии с принятым в нефтеперерабатывающей промышленности нормальным рядом диаметров  колонн принимаем 

Тогда скорость парогазовой смеси в свободном сечении аппарата будет равна:

 

где   площадь свободного сечения аппарата в межтарельчатое отделении, которая на 10-15 %  меньше поперечного сечения аппарата.

Тогда:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВЫСОТА  ДЕСОРБЕРА

 

Рабочая высота аппарата равна:

 

где высота нижней части десорбера, высота нижней части десорбера, занятой тарелками, высота секции питания десорбера, высота верхней части десорбера, занятой тарелками; высота аппарата над его верхней тарелкой.

Высота нижней части десорбера равна:

 

при этом высота уровня жидкости внизу десорбера; высота над уровнем жидкости внизу десорбера.

Высоту  нижней части десорбера можно рассчитать, исходя из пятиминутного запаса жидкости при