5. Газды кептірудің неше әдісі бар?

Газды кептіру негізінен газ құбырларында ылғалды сұйықтың конденсациясы жүрмейтіндей дәрежеге дейін газдың құрамындағы су буын азайту мақсатында жүргізіледі.

Газды кептіру үшін сұйық сорбенттер-гликолдер қолданылады олар: ылғалды жұтуға (сіңіруге) қабілетті диэтиленгликоль (ДЭГ) және триэтиленгликоль (ТЭГ).

Гликолдар тұтқыр, мөлдір сироп тәріздес сұйықтық түрінде болады, ДЭГ тығыздығы - 1118,4 кг/м3, ал ТЭГ тығыздығы - 1125,4 кг/м3. Гликолдар сумен кез-келген қатынаста араласады және газ ағыстарынан су буларын жұтып алады.

Сұйық сорбенттердің артықшылықтары:

• суда жақсы ериді;

• жеңіл регенерацияланады (қалпына келеді);

• аз, елеусіз шығындар;

• көмірсутекті конденсатпен көбіктер мен эмульсиялар мүлдем түзілмейді;

• тығыздықтарының айтарлықтай айырмашылығының нәтижесінде тұндырғыштарда жеңіл бөлінеді;

• процесстің үздіксіздігі, басқарудың қарапайымдылығы;

• қондырғыдағы қысым түсуінің, яғни қысым өзгерісінің елеусіздігі.

Сорбенттердің негізгі кемшіліктері олардың салыстырмалы бағасының жоғары болуы болып табылады.

Сурет.22 Табиғи және мұнайгазын сұйық сорбенттермен кептірудің қарапайым сұлбасы 1-айырғыш; 2- абсорбер; 3-жиналған гликолды құю желісі; 4-жалюзді тамшы ұстағыш; 5-деңгей реттегіші; 6-жылуалмастырғыш; 7- желдеткіш; 8-сүзгі; 9-десорбер; 10-сақина; 11- қайнатқыш (буландырғыш); 12, 16-мұздатқыш; 13- жиналған гликолге арналған айырғыш; 14-сорап; 15-эжектор. I-шикі газ желісі; II-құрғақ газ желісі; III-отындық газ желісі; IV-салқын су желісі; V-түтінді шығару бағыты.

Газды кептірудің қарапайым сұлбасы .Суретте15 келтірілген және келесі түрде жұмыс істейді: кептіруге келіп түсетін газ (I) - бастапқыда айырғыштан-1 өтеді, одан кейін абсорбердің төменгі тарелкасының астына бағытталады.

Концентрацияланған гликолдің ерітіндісі сораппен-14 жоғарыдан беріледі және тарелкалар бойымен төмен түседі, газбен кездескен кезде қаныға отырып абсорбердің төменгі бөлігінде жиналады. Кептірілген газ жалюзді кассета 4 арқылы магистралды газқұбырына -(II) барып түседі. Сумен қаныққан гликоль жылуалмастырғыш-6 арқылы желдеткішке-7, сүзгіге-8, содан кейін десорберге (буландыру тізбегіне-выпарную колонну)-9 барып түседі. Буландыру тізбегіндегі қайнатқышта-11 гликоль 160-1650С дейінгі температурада қыздырылады, нәтижесінде су буланады және гликоль буының аздаған мөлшерімен мұздатқыш-12 арқылы өтеді және айырғышқа-13 барып түседі. Буландырғыш тізбектің жоғарғы бөлігіндегі температура 1050С аралығында ұсталып тұрады. Регенерацияланған гликоль ерітіндісі сораппен-14 алынып және жылуалмастырғыш-6 пен мұздатқыш-16 арқылы (300С шамасындағы температурамен) абсорбердің жоғарғы тарелкасына қайтадан барып түседі. Цикл қайталанады.

Ісжүзінде белгілі болғандай, газды жақсы кептіру үшін 1 кг абсорберленетін суға 25 л-ден кем болмайтын гликоль циркуляциялануы тиіс, сонымен қатар, абсорбердегі тарелкалардың саны да көп болуы керек (10 дана).

Абсорберге берілетін жаңа ерітіндінің мөлшері мына формула бойынша анықталады:

G = (11.1)

мұндағы G - гликолдің мөлшері, т/тәу;

q1 және q2 - сәйкесінше регенарацияланған және қаныққан ерітіндідегі гликолдің массалық концентрациясы.

Жұтылатын ылғал мөлшері-W (т/тәу) мына формула бойынша анықталады:

W = 10-6V(W1 - W2) (11.2)

мұнда, V - қалыпты жағдай кезінде кептіруге түсетін газдың

мөлшері, м3/тәу;

W1 және W2 - газдың тығыздығын және қабат суының минерализациясын ескере отырып, қысымға және температураға байланысты ылғалдылық құрамының қисығы ( сурет19) бойынша анықталатын, газдағы бастапқы және соңғы ылғалдылық құрамы.

Адсорбциялық қондырғыларда конденсатты кептіру мен бөлу

Адсорбция үрдісі деп ерекше үлкен беттік қуыстары бар қатты жұтқыштар (адсорбенттер) арқылы газдан сулы буларды және конденсаттарды шығаруды айтады. Адсорбенттер ретінде силикагель, алюмогель, бокситтер, цеолиттер, активтендірілген көмірлер қолданылады. Оларды кептірілетін газ өтетін қабаттардағы гидравликалық кедергілерді азайту үшін түйіршік түрінде дайындайды. Молекулярлық елеуіштер (цеолиттер) құрылысы кристалды болып келетін күрделі бейорганикалық полимерлер болып табылады. Олар басқа да адсорбенттермен салыстырғанда, едәуір жоғары жұту (сіңіру) қабілетіне ие. Адсорбенттердің регенерациясы ыстық газбен немесе ауамен жүзеге асырылады.

Газды қатты сорбенттермен кептірудің мынадай артықшылықтары бар:

- минус 500С дейінгі шық нүктесін алу мүмкіндігі;

- шығару үрдісіне қысым мен температураның тигізетін әсері елеусіз;

- жабдықтың салыстырмалы қарапайымдылығы және пайдалану шығындарының аздығы.

Кемшіліктеріне абсорбциондық үрдістермен салыстырғандағы үлкен қысым өзгерісін, сондай-ақ жылуға жұмсалатын және адсорбенттерді жууға кететін салыстырмалы жоғары шығындарды жатқызуға болады.

.Сурет.23 Газдан конденсатты бөлуге және кептіруге арналған адсорбциондық қондырғының қарапайым сұлбасы. 1, 7-айырғыштар; 2, 3-адсорберлер; 4-реттелетін штуцер; 5-пеш; 6-мұздатқыш.

Жоғары қысымдағы газ шикізаты айырғышқа-1 барып түседі, мұнда сұйық тамшысынан және механикалық қоспалардан тазартылып одан әрі кептіру және бензиннен бөлу үшін адсорберге-2 бағытталады. Осы уақытта адсорбер-3 регенерация және салқындату циклінде болады. Кептірілген газ адсорберден-2 магистралды газ құбырына беріледі. Газ адсорбенттің регенерациясы үшін айырғыштан-1 кейін реттелетін штуцерге-4 дейін алынады да пешке-5 бағытталады, мұнда оның температурасы 200-3000С дейін жоғарылайды. Мұндай сұлба пештен, адсорберден, мұздатқыштан-6 және айырғыштан-7 өту үшін регенерацияланатын газдың жеткілікті қысымын ұстап тұруға мүмкіндік береді, бұдан соң бұл газ штуцер-4 арқылы жалпы ағынға қайта оралады. Салқындату әсерінен мұздатқышта-6 бөлінген конденсат айырғышқа-7 келіп түседі. Ісжүзінде көбіне-көп сегіз сағаттық циклді орнатады. Адсорберлерді қосу графикке сәйкес жүргізеді.

Сонымен қатар, қысқартылған циклі бар қондырғыны да (қысқа циклді) қолданады, әдетте олар үш адсорберлі болып келеді. Мұндай қондырғылардағы циклдің ұзақтығы кәдімгі қондырғыдағылардай 8-12 сағат орнына кейде 20-30 минутқа дейін созылады. Мұндай қондырғылардың артықшылығы жеңіл көмірсутектерді адсорбентпен жұтпай-ақ тұрақты конденсаттың үлкен мөлшерін алуға негізделген. Бірақ-та цикл уақыты қысқарған кезде адсорбентті толық қалпына келтіру мүмкін болмайды, бұл қондырғы жұмысының кейінгі циклдарында оның әрекеттілігінің (белсенділігінің) азаюына әкеп соқтырады.

Адсорбенттің қажетті (тұтыну) мөлшерін газ шығыны мен ондағы ылғал мөлшеріне байланысты мына формула бойынша анықтайды

G=QWt /2,4107 (11.3)

мұндағы Q - газ шығыны, м3/тәу; W - газдағы ылғал құрамы, г/м3;

t -жұту (сіңіру) циклінің ұзақтығы, сағат;  - адсорбенттің жұмыс әрекеттілігі, %.

Газды күкіртсутектен және көмірқышқыл газынан тазалау

Газды күкіртсутектен және көмірқышқыл газынан сорбциялық әдістердің көмегімен тазалайды, олардың айрықша ерекшелігі абсорбердегі қысымның жоғары болуында (6 МПа дейін) және газда оттегінің болмауында. Абсорбенттер ретінде этаноламиннің судағы ерітіндісін қолданады, олар: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) және триэтаноламин (ТЭА). Жоғары жұту қабілетіне ие және салыстырмалы бағасының үлкен еместігіне байланысты МЭА едәуір кең ауқымда қолданылады. Бірақ-та оның регенерациясы кезінде реагенттің шығыны болады. Күкіртсутек пен көмірқышқыл газы әдетте 20-400С температура кезінде жұтылады да, ал 105-1300С кезінде қаныққан ерітіндіден регенерацияланады.

МЭА ерітіндісі көмірсутек конденсатымен байланысқа түскен кезде көбіктенуге ұшырайды, сондықтан газды абсорберге берер алдында көмірсутек тамшысынан мұқият тазалау қажет. Газды тазалаудың қарапайым технологиялық сұлбасы суретте19 келтірілген.

Тазалауға келіп түсетін газ шикізаты айырғыш-1 арқылы өтіп, абсорбердің-2 төменгі жақ бөлігіне бағытталады. Абсорбердің жоғарғы бөлігіндегі тарелкаларға-3 сорап-13 арқылы жылуалмастырғышта-6 және мұздатқышта-5 салқындатылған регенерацияланған МЭА-нің ерітіндісі беріледі. Н2S пен СО2-дан тазартылған газ тамшы ұстауға арналған жалюзді сұғындырмалардан-4 өтіп, магистралдық газқұбырына беру үшін компрессорлық станцияға бағытталады. Қышқыл газдармен қанықтырылған МЭА-нің ерітіндісі адсорбердің төменгі жағынан сораппен-15 алынады да жылуалмастырғыш-6 арқылы өтеді, десорберден-8 сораппен-14 берілетін ыстық регенерацияланған МЭА ерітіндісінің қарсы ағысымен алдынала қыздырылады. Жылуалмастырғыштан кейін МЭА ерітіндісі буқыздырғышқа (рибойлерге)-7 келіп түседі, одан шамамен 1250С температурамен атмосфералық қысым кезінде жұмыс істейтін десорбер тарелкасына барып түседі.

Сурет24. Газды күкіртсутектен және көмірқышқыл газынан тазалаудың қарапайым технологиялық сұлбасы. 1-айырғыш; 2-абсорбер; 3-тарелкалар; 4-тамшыны ұстауға арналған жалюздер; 5, 9- мұздатқыштар; 6-жылуалмастырғыш; 7-рибойлер; 8-десорбер; 10-салқын судың берілуі; 11-қышқыл газдарға арналған айырғыштар; 12-қазандық; 13, 14-МЭА-ді беруге арналған сораптар; 15- МЭА қанықан ерітіндісіне арналған сорап.

Артық су және МЭА-де еріген күкіртсутек пен көмірқышқыл газы десорбер тарелкасында буланады және аппараттың үстіңгі жағы арқылы мұздатқышқа-9 келіп түседі, онда МЭА булары конденсацияланады да айырғышқа-11 барып түседі, ал айырылған Н2S және СО2 газдары Н2S-тен қарапайым күкіртті алу үшін арнайы қондырғыларға барып түседі. Конденсацияланған моноэтаноламин айырғыштан-11 сораппен-13 алынады да десорбердің жоғарғы бөлігіне қайтарылады, бұл оның шығынын болдырмайды. Регенерацияланған МЭА ерітіндісі десорбердің төменгі жағынан сораппен-14 алынады да жылуалмастырғыш-6 және мұздатқыш-5 арқылы абсорбер тарелкасына қайтадан беріледі.