Абсорбція вступ

Показники	МЕА	ДГА	ДЕА	ДИПА	ТЕА
МДЕА
Молекулярна массса	61,1	105,1	105,1	133,2	149,2	119,2
Густина, г/см^3 (при t, °С)	1,015 (20)	1,085 (20)	1,011 (25)	0,992 (40)	1,119 (25)	1,030 (20)
^Температура (за атмосферного тиску),^0C
кипіння	170,3	221	268,4	248,7	338,8	231
застигання	10,3	-9,5	27,5	32,4	20,4	-21,0
Тиск парів при 60 °С, Па	860	33	4,7	4,0	0,1	27
Динамічна в'язкість, ×103 Па-с при температурі °С	18,9 (25)	26 (25)	352 (30)	870 (30)	590 (25)	101 (20)
Питома теплоємність, кДж/(кг-°С), при 30°С	2,72	3,4	2,47	2,51	2,34	1,71
Теплота реакції, кДж/кг:
с Н2S	1511	1566	1147	1218	930	1047
с СО2	1909	1976	1511	1628	1465	1340

Примітка: питома теплоємність води за 30 °С дорівнює 4,18 кДж/(кг-°С).

Фізичні абсорбенти, на відміну від етаноламінів, дають змогу вилучати з газу поряд із Н2S і СО2 також сіркоорганічні домішки (меркаптани, карбоніл-сульфід, сірковуглець) і за певних умов також осушити газ. Оскільки у фізичних абсорбентах міжмолекулярні зв'язки з витягнутими компонентами значно слабші, ніж у хімічних абсорбентах, то на їхню регенерацію потрібні значно нижчі витрати енергії.

Порівняно з хімічними абсорбентами амінового типу фізичні абсорбенти не знаходять широкого використання через те, що не знаходять широкого використання через більш високу вартість і високу розчинність вуглеводнів.
Також знаходять практичне застосування гібридні абсорбенти, що являють собою суміш фізичних і хімічних абсорбентів ,що являють собою суміш фізичних і хімічних абсорбентів. Наприклад, суміш МДЕА, алкілових ефірів поліетиленгліколю і води. Ці абсорбенти поєднують переваги фізичних і хімічних поєднують переваги фізичних і хімічних абсорбентів і порівняно з ними показують проміжні технологічні показники.
Принципова схема абсорбційної установки для очищення природного газу водними розчинами амінів газу водними розчинами амінів представлена на рисунку. Природний газ надходить у сепаратор 1, у якому від газового потоку відокремлюються ляються водометанольний розчин (пластова вода) і газовий конденсат у разі його наявності в газі. Далі газ надходить на очищення в абсорбер висхідним потоком, назустріч якому надходить потік регенерованого водного розчину амінового абсорбенту з десорбера 9. Потім насичений кислими газами абсорбент, що виходить із низу абсорбера 1, прямує у вивітрювач 5, де відокремлюються розчинені гази, підігрівається в теплообміннику.

Рисунок 3.7.3.1. Принципова схема абсорбційної установки для очищення
природного газу методом абсорбції розчинами амінів:
1 ̶ вхідний сепаратор; 2 ̶ абсорбер; 3 ̶ гідравлічна турбіна; 4 ̶ насос;
5 ̶ вивітрювач; 6 ̶ проміжна ємність; 7 ̶ теплообмінник;
8 ̶ фільтр; 9 ̶ десорбер; 10 ̶ повітряний холодильник; 11 ̶ сепаратор рефлюксу;
Потоки: I ̶ сирий газ; II ̶ очищений газ; III ̶ насичений
абсорбент;
IV ̶ регенерований абсорбент; V ̶ газ вивітрювання; VI ̶ кислий газ;
VII - водометанольний розчин (пластова вода), газовий конденсат

Рисунок - Принципова схема подачі регенерованогорозчину абсорбенту з розділеними потоками в абсорбер постійного (а) і змінного перерізу (б): I ̶ газ на очищення; II ̶ очищений газ; III ̶ насичений розчин; IV ̶ регенерований розчин;1 ̶ абсорбер; 2 ̶ холодильники

Кислі гази регенерації абсорбенту з десорбера надходять в апарат повітряного охолодження (АВО) 10 для конденсації більшої частини водяної парів, які далі відокремлюються в сепараторі і безперервно повертається назад у десорбер як флегму для запобігання збільшенню концентрації абсорбенту концентрації розчину амінового абсорбенту.

У промисловості під час очищення газу від кислих компонентів аміновими абсорбентами також набула застосування схема подачі регенерованого розчину абсорбенту з розділеними потоками в абсорбер (рисунок 3.7.3.2), при використанні якої основний потік регенерованого розчину (70-80 %) з підвищеною температурою спрямовується в середню частину абсорбера. що сприяє більш високій швидкості поглинання кислих компонентів і гідролізу COS на H2S і СО2.
Решта кількості регенерованого розчину абсорбенту додатково охолоджується в холодильнику і подається наверх абсорбера, що дозволяє зниіть енергетичні витрати, пов'язані з глибоким охолодженням не всього, а тільки частини потоку абсорбенту розчину.

Рисунок 3.7.3.3. Принципова схема абсорбційного очищення газу з розгалуженими

потоками розчину амінового абсорбенту різної концентрації: I ̶ газ на очищення після сепаратора; II ̶ очищений газ; III ̶ кислий газ; IV ̶ регенерований аміновий абсорбент (висококонцентрований); V ̶ частково регенерований амін (низькоконцентрований); VI ̶ насичений аміновий абсорбент; VII, VIII ̶ експанзерні гази; IX ̶ водяна пара; 1 ̶ абсорбер; 2, 5, 13 ̶ холодильник; 3, 4 ̶ експанзери; 6, 8, 9, 15 ̶ насоси;7,11 ̶ теплообмінники; 10 ̶ ємність регенерованого розчину амінового абсорбенту; 12 ̶ десорбер; 14 ̶ рефлюксна ємність; 16 ̶ кип'ятильник

Застосування абсорбера змінного перерізу зумовлено тим, що процес абсорбції кислих компонентів аміновими розчинами протікає досить швидко і практично здійснюється на нижніх тарілках у широкому перетині, , а на інших тарілках відбувається доуловлювання кислих компонентів до необхідних норм і, крім того, у верхню частину надходить вже меншу кількість газу (особливо за високого вмісту в газі H2S і СО2) і для цього потрібна вже менша кількість абсорбенту. Зменшення шение діаметра частини абсорбера дає змогу знизити його металоємність.

Для очищення газу з великим вмістом кислих компонентів методом абсорбції з використанням амінових абсорбентів застосовується на ГПЗ, у Канаді, Франції, США технологічна схема, подібна до представленої на рисунку 3.7.3.3. Подача амінового розчину в абсорбер здійснюється двома потоками, як у схемі, представленій на рисунку, але різної концентрації, що досягається на стадії регенерації абсорбенту.
Частково регенерований розчин амінового абсорбенту відбирається збоку десорбера і направляється в середню частину абсорбера. Висококонцентрований розчин амінового абсорбенту Рисунок 3.7.3.3. Принципова схема абсорбційного очищення газу з розгалуженими
Під час очищення газу, що містить, поряд із H2S і СО2, COS, в абсорбері може бути додатково передбачена масообмінна частина абсорбера для поглинання і гідролізу COS, що складається з 5-8 тарілок, в яку спрямовується потік регенерованого регенерованого газу.
На ефективність процесу абсорбційного очищення газу від кислих компонентів з використанням амінових абсорбентів значний вплив мають їхні властивості, які необхідно їхні властивості, які необхідно враховувати під час обґрунтування їхнього вибору для очищення газу:
-вартість і доступність алканоламіну;
-первинні алканоламіни мають вищу реакційну здатність до вилучення кисню;
̶ первинні алканоламіни щодо вилучення кислих компонентів із газу;
-при вмісті в газі COS застосування первинних алканоламінів є недоцільним через утворення побічних доцільно через утворення побічних продуктів і великих втрат аміну, і краще використовувати ДЕА;
̶ для селективного вилучення з газу H2S рекомендують застосовувати третинні аміни тичні аміни, зокрема МДЕА;
-для одночасного очищення газу від H2S, CO2 і сіркоорганічних сполук застосовують комбіновані суміші сполук застосовують комбіновані суміші з фізичних і хімічних амінових абсорбентів: наприклад, суміш МДЕА та алкілових ефірів;
- використання розчинів алканоламінів із вищою концентрацією дає змогу знизити питому витрату абсорбенту, кратність циркуляції розчину і тим самим скоротити питомі теплові та енергетичні витрати на нагрівання і перекачування ти на нагрівання і перекачування розчину абсорбенту, в цілому на процес очищення газу від кислих компонентів, а також зменшити розміри основного і допоміжного технологічного обладнання; поряд із цим підвищується температура насиченого розчину алканоламінів і збільшується тиск кислих компонентів газу над розчином, що призводить до зниження рушійної сили процесу масопереносу;
- зі збільшенням концентрації алканоламіну в розчині:
-знижується його питома теплоємність і, як наслідок, зменшується кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання розчину до заданої температури; концентровані розчини алканоламінів проявляють вищу поглинаючу здатність по відношенню до вуглеводневих здатність по відношенню до вуглеводневих компонентів газу;
-збільшується температура кипіння розчину -- в результаті зростає витрата пари на регенерацію абсорбенту;
-збільшується пружність його парів - у результаті збільшуються втрати за рахунок випаровування; збільшується в'язкість розчинуі, як наслідок, збільшуються енерговитрати на циркуляцію розчину, і зростає схильність абсорбенту до спінювання; зазвичай масові концентрації алканоламінів використовують для трації алканоламінів використовуються в таких межах: МЕА - 15-20%, ДЕА - 20-30 %; МД ЕА - 30-50 %.
Таким чином, ефективність процесу абсорбційного очищення газу визначається комплексним рішенням щодо вибору технології та типу абсорбенту і складу його розчину, складу обладнання залежно від складу і кількості сировинного газу та необхідних нормативних документів на якість одержуваних товарних газів і ство одержуваних товарних газів та інших речовин.