3 Технологическая часть

3.1 Описание технологической схемы

Технологическая схема представлена на рисунке 3.1

Перед подачей в абсорбер А – 1, углеводородный газ поступает в газосепаратор Е-30-I, где происходит сепарация широкой фракции легкий углеводородов от углеводородного газа. После газосепаратора Е-30-I, углеводородный газ направляется в низ абсорбера А – 1.

Абсорбер А – 1 предназначен для поглощения сероводорода из углеводородного газа, поступающего на очистку, водным раствором метилдиэтаноламина. Абсорбер А – 1 оборудуется дополнительным распределяющим устройством, предназначенное для ввода слаборегенерированного водного раствора метилдиэтаноламина на 10-ую тарелку абсорбера А - 1. Данный раствор способен поглощать основную часть сероводорода из углеводородного газа. Оставшаяся часть сероводорода в углеводородном газе поглощается регенерированным водным раствором метилдиэтаноламина, который подаётся на 20-ую тарелку абсорбера А – 1. Таким образом, достигается требуемая степень очистки углеводородного газа от сероводорода. Параметры работы абсорбера А – 1 приведены в приложении А.

С верха абсорбера А-1 очищенный газ направляется в сепаратор С-2а. ШФЛУ из сепаратора С-2а перепускается в емкость Е-3.

С низа абсорбера А – 1 насыщенный сероводородом водный раствор метилдиэтаноламина под собственным давлением поступает в сепаратор С-1о для дегазации МДЭА от углеводородов. ШФЛУ из сепаратора С-1о перепускается в ёмкость Е-1о. ШФЛУ из Е-1о, по мере накопления, перепускается в Е-3. Поддавливание сепаратора С-1о осуществляется газом из С-2а.

Водный раствор метилдиэтаноламина с низа сепаратора С-1о поступает в трубное пространство теплообменников Т-2-1/3,2,1, где нагревается до 105°С регенерированным и слаборегенерированным водными растворами метилдиэтаноламина, после чего подается на регенерацию в регенератор Р-1.

Регенератор Р-1 предназначен для восстановления поглотительных свойств водного раствора метилдиэтаноламина путем выделения из него сероводорода. Вы деление сероводорода происходит за счет повышения его температуры до 105°С и выше. Регенератор Р – 1 оборудуется дополнительной глухой тарелкой для сбора слаборегенерированного водного раствора метилдиэтаноламина. Жидкость, накопившаяся на глухой тарелке, выводится через штуцер Г2. Затем половина раствора направляется в регенератор для дальнейшей регенерации, а оставшаяся часть, пройдя теплообменник Т-2-1/3 и холодильник Х-6-1/2, подаётся на всас насосов Н - 7 -1в и Н - 7 -1г, затем в середину абсорбера А – 1. Накопившийся на глухой тарелке регенератора Р-1 водный раствор метилдиэтаноламина самотёком поступает в кипятильник Т-4 для нагрева водяным паром. Нагретый парожидкостной водный раствор метилдиэтаноламина возвращается в регенератор Р-1 под глухую тарелку, в регенерированный слой жидкой фазы водного раствора метилдиэтаноламина. Регенерированный раствор МДЭА с низа регенератора Р-1 поступает в межтрубное пространство теплообменников Т-2-1/1,2, затем поступает в холодильник Х-6-1/1, охлаждается оборотной водой до 50°С и насосами Н-7-1а,б (Н-7-2а) подается на верх абсорбера А-1.

Выделившийся сероводородный газ вместе с парами флегмы с верха регенератора Р-1 поступает в конденсаторы-холодильники Х-8/1,2, охлаждается оборотной водой и далее поступает в сепаратор С-9-2.

Сероводородный газ, проходя через каплеотбойную сетку сепаратора С-9-2, дополнительно отделяется от флегмы. Отделившаяся в сепараторе С-9-2 флегма насосами Н-4, 4р подается в линию насыщенного сероводородом МДЭА в регенератор Р-1.

Рисунок 3.1 – Технологическая схема вакуумного блоков сероочистки и регенерации водного раствора метилдиэтаноламина

3.2 Расчет процесса абсорбции абсорбера А – 1

Задачами расчета являются: определение состава углеводородного газа на выходе из абсорбера А – 1, определение состава насыщенного водного раствора метилдиэтаноламина на выходе из абсорбера А – 1.

3.2.1 Расчет абсорбции верхней части абсорбера А – 1

Исходные данные:

- температура газового сырья при вводе в верхнюю часть абсорбера °С;

- температура регенерированного раствора МДЭА °С;

- давление в аппарате МПа.

Очистка ведется 40% - ым водным раствором метилдиэтаноламина.

Состав и количество газа приведены в таблице 3.1. Состав регенерированного раствора МДЭА дан в таблице 3.2. Содержание сероводорода после очистки не должно превышать 0,04 % объемных.

Таблица 3.1 – Состав газового сырья для верхней части абсорбера А - 1

Компонент	Содержание в сырье , % (об.)	Количество
	6,95	301
	0,04	2
	0,95	41
	31,3	1354,58
	20,38	881,48
	0,85	37
	19,49	843
	3,86	167
	7,09	307
	4	173,1
	2,35	102
	1,57	68
	1,17	48
	100	4325,16

Таблица 3.2 - Состав регенерированного водного раствора метилдиэтаноламина (МДЭА)

Компонент	Молекулярная масса М	Содержание , масс. доли
	18	0,5981
МДЭА	119	0,4
	34	0,0019
	-	1

3.2.1.1 Материальный баланс для верха абсорбера

Принимаем концентрацию в углеводородном газе, который поступает в верхнюю часть абсорбера А-1, равной об.. Расчет мольного состава регенерированного раствора МДЭА дан в таблице 3.3. Расчет количества неочищенного газа приведен в таблице 3.4.

Таблица 3.3 – Расчет мольного состава регенерированного раствора метилдиэтаноламина

Компонент	Мольная масса	Количество		Содержание
			кмоль/ч	масс. доли		мольн. доли
	18	10380	576,66	0,598	0,9066		16,32
	119	6943	58,34	0,4	0,0917		10,91
	34	34	1	0,002	0,0017		0,06
	-	17357	636	1	1		27,29

Метан и этан способны растворяться в воде, содержащейся в водном растворе метилдиэтаноламина. Количество метана и этана, растворившихся в единицу времени, равны, :

где и - растворимость метана и этана в воде при температуре t и нормальном давлении [4],

- объемный расход воды в водном растворе метилдиэтаноламина,

t – температура, при которой происходит растворение, °С.

Таблица 3.4 – Расчет состава неочищенного газа

Компонент	Мольная масса	Количество ,	Содержание мольн. доли		Количество кг/ч	Содержание масс. доли
	2	301	0,0695	0,139	26,88	0,0045
	32	2	0,0004	0,014	2,86	0,0005
	28	41	0,0095	0,265	51,25	0,0086
	16	1354,58	0,313	5,01	967,56	0,1626
	30	881,48	0,2038	6,114	1180,55	0,1983
	44	37	0,0085	0,376	72,68	0,0122
	44	843	0,1949	8,575	1655,89	0,2746
	42	167	0,0386	1,621	313,12	0,0526
	58	307	0,0709	4,116	794,91	0,1335
	34	173,1	0,04	1,36	262,74	0,0441
	56	102	0,0235	1,32	255	0,0428
	72	68	0,0157	1,131	218,57	0,0367
	70	48	0,0117	0,776	150	0,029
	-	4325,16	1	30,82	5952	1

Примем температуру, при которой происходит растворение углеводородов, равной t = 40 °С, тогда:

Расходы метана и этана в очищенном газе равны,

Содержание в очищенном газе принимаем 0,02 % об..

Расчет состава очищенного газа дан в таблице 3.5.

Таблица 3.4 – Расчет состава очищенного газа

Компонент	Мольная масса	Количество ,	Содержание мольн. доли		Количество кг/ч	Содержание масс. доли
	2	301	0,0725	0,145	26,875	0,0047
	32	2	0,0005	0,016	2,857	0,0005
	28	41	0,0099	0,2772	51,25	0,0090
	16	1354,37	0,3261	5,2176	967,407	0,1700
	30	881,22	0,2122	6,366	1180,205	0,2074
	44	37	0,0089	0,3916	72,68	0,0127
	44	843	0,203	8,932	1655,89	0,2910
	42	167	0,0402	1,6884	313,12	0,0550
	58	307	0,0739	4,2862	794,91	0,1397
	34	0,83	0,0002	0,0068	1,259	0,0002
	56	102	0,0245	1,372	255	0,0448
	72	68	0,0163	1,1736	218,57	0,0384
	70	48	0,0118	0,826	150	0,0263
	-	4152,42	1	30,698	5690	1

Расход газов, поглощенных водным раствором метилдиэтаноламина, равен, кг/ч:

Расход насыщенным сероводородом водного раствора метилдиэтаноламина равен, кг/ч:

Материальный баланс верхней части абсорбера представлен в таблице 3.4

Таблица 3.4 – Материальный баланс верхней части абсорбера.

Поток, поступающий в верхнюю часть абсорбера	Количество,	Поток, выводимый из верхней части абсорбера	Количество,
Неочищенный газ	5952	Очищенный газ	5690
Регенерированный раствор МДЭА	17357	Насыщенный раствор МДЭА из верхней части абсорбера	17619
	23309		23309