2. Осушка газа.

Осушка газа осуществляется на абсорберах с применением поглотителя, диэтиленгликоля. Она необходима для предотвращения образования гидратов, которые нарушают нормальную работу газопровода (создают в нижних участках газопровода гидратные пробки).

Раствор деэтиленглиголя имеет концентрацию - 98%. В процессе расчета определяется необходимое число тарелок в абсорбере и расход деэтиленгликоля (ДЭГ). По графику на рис.2 находим влагосодержание на входе в абсорбер , W= 0,65г/м и на выходе из него W= 0,075г/м(при исходных данных: температура на входе = 17 С, точка росы = -14 С, давление газа = 3,7 МПа ).

Рис.2. Номограмма для определения влагосодержания W природного газа при различных температурах и давлениях.

Количество влаги, отбираемое из газа, определяется по формуле:

6

где;

Q - часовая производительность абсорбционной установки, тыс. м/час.

W и W- влага содержание на выходе и на входе из абсорбера.

Q = = 361,016 кг/час.

Плотность деэтиленглиголя (98% раствора).

p = 0.98 ∙ р_(ДЭГ) + 0.02 ∙ p,

Где; р_(ДЭГ) - плотность деэтиленглиголя, г/см³

р_(ДЭГ) = 1,117 г/см³

р – плотность воды, р = 1 г/см³

р = 0,98 ∙ 1,117 + 0,02 ∙ 1 = 1,114 г/см³

Принимаем расход циркулирующего в системе раствора 0,03 м/кг извлекаемой воды, что составит 33 кг.

Определяем конечную концентрацию абсорбента Кпо уравнению.

Где; Q – объемный расход газа через абсорбер при рабочих условиях;

К₁ – содержание ДЕГ в концентрированном растворе (долях единицы)

К₂ = 0,98; К₂ - содержание ДЕГ в насыщенной водой растворе.

Тогда 33 ∙1.117 = К= 95%

Количество свежего раствора по формуле.

Q = = 6573,5 кг/ч.

Скорость газа в свободном сечении абсорбера вычисляется по формуле.

v =0,818/

где p- плотность газа в рабочих условиях , p= 34 кг/м

v = 0,818/=0,14 м/с.

Секундный расход газа проходимого через систему осушки приведенным к стандартным условиям определяется по формуле.

7

где Q - Часовой расход газа, тыс. м/час.

Т - Абсолютная температура газа, Т = 273+20 =293 К.

Р - Стандартное давление, МПа , Р= 0,1 МПа,

Р - Давление газа перед осушкой, МПа, Р = 0,85 МПа,

Т - Стандартная температура К, Т= 273+20 = 293 К,

V = =1,865 м/с.

Необходимое сечение абсорберов определяется по выражению.

F = V/v, F= 1,865/0,14 = 13,3 м.

Принимаем диаметр абсорбера 2400 мм. Тогда необходимое число абсорберов.

N = , N = = 2,72 шт.

Принимаем 3 абсорбера.

Теоретическое число тарелок в абсорбере определяем графически. Для этого в координатах X-Y строят ступенчатую линию между оперативной (рабочей) линий и кривой равновесия. Оперативную линию строят на основании уравнения материального баланса.

V_м (У - У) = L(X-X₂)

где; У - У число молей воды на 1 моль входящий в абсорбер и выходящий из него сухого газа.

V - число молей сухого газа выходящих из абсорбера .

X-X число молей воды на 1моль чистого сорбента на входе в абсорбер и выходе из него.

L - число молей сорбента проходящего через абсорбер.

Для построения кривой равновесия берут ряд растворов с различными концентрациями при заданной температуре контакта определяют координаты точки Х и У через парциональное давление воды в растворе в зависимости от его концентрации по графику на рис. 3 После этого по условию равновесия двухфазной системы находят равновесную мольную концентрацию водяного пара в газе.

8

Зависимость парционального давления воды от температуры раствора.

У = Р/Р. где Р- парциональное давление воды в растворе .

Р – общее давление в колонне абсорбера.

Число молей воды на 1 моль раствора определяется по формуле

где М_в, М_р – молярные массы воды и раствора;

М_в = 18, М_р = 106,2, К – концентрация ДЭГ.

Х = = 0.1203 моль НО на 1 моль ДЭГ.

У = = 0.0008093 моль НО на 1 моль газа.

На выходе раствора из газа.

Х₂= = 0,3103 моль НО на 1 моль ДЭГ.

У₂ = = 0,000093 моль НО на 1 моль газа.

Для построения кривой равновесия используем график парциональных давлений водяного пара в растворе, рис. 3 определяем молярную концентрацию воды в растворах разной концентрации, затем по графику, рис 3 определяем парциональное давление водяных паров в этих растворах. Данные расчета сводим в таблицу 1.2.

9

Таблица 1.2

Равновесная молярная концентрация водяного пара в газе определяется по выражению (1.8)

Строим ступенчатую линию от точки входа и выхода раствора (В) до точки выхода газа и выхода раствора (А).

Рис. 4 Определение числа тарелок в абсорбере.

Необходимое число теоретических тарелок (число ступеней), равное 2. Принимаем КПД практической тарелки равным 0.4 получим требуемое число тарелок: 2 ∙ 0,4 = 5 тарелок.

10