Автоматизация технологического процесса абсорбционной очистки природного газа

дипломная работа

1.2 Описание технологического процесса и технологической схемы установок

Химизм процесса абсорбционной очистки сырого газа от примесей Н2S, СО2

В основу процесса заложена способность физического компонента абсорбента (в данном процессе ДЭА, МДЭА) извлекать сероорганические примеси за счет физической растворимости и образования не стойких химических комплексов.

В абсорбере протекают следующие реакции:

Для ДЭА - R2 NH где R - C2H4OH

R2 NH + H2S (R2NH2)2 S (мгновенная)

(R2NH2)2S + H2S 2RNH2HS (мгновенная)

2R2NH + CO2 R2NCOOR2NH2 (быстрая)

СO2 + H2O H2CO3 (медленная)

2R2NH + H2CO3 (R2NH2)2CO3 (быстрая)

(R2NH2)2C03 + H2CO3 2R2NH2HCO3 (быстрая)

Для МДЭА R2CH3N

2R2CH3N + H2S (R2CH3NH)2S (мгновенная)

(R2CH3NH)2S + H2S 2R2CH3NHHS (мгновенная)

R2CH3N + CO2 (прямой реакции нет)

CO2 + H2O H2CO3 (медленная)

2R2CH3N + H2CO3 (R2CH3NH)3CO3 (быстрая)

(R2CH3NH)2CO3 + H2CO3 2R2CH3NHHCO3 (быстрая)

Данные реакции поглощения обратимые, экзотермические и чувствительные к колебаниям температуры и давления. Реакции поглощения протекают с выделением тепла, обратимая реакция сопровождается поглощением тепла. Поглощение кислых компонентов повышается с увеличением давления и снижения температуры, нижний предел температуры абсорбции ограничивается вязкостью аминов. Абсорберы работают при повышенном давлении и пониженной температуре, а регенераторы - при низком давлении и повышенной температуре.

Из приведенных уравнений видно, что ДЭА, МДЭА реагируют с Н2S одинаковым образом с образованием сульфида и гидросульфида амина, причем реакция классифицируется, как мгновенная; СО2 могут реагировать с ДЭА с образованием карбоната диэтаноламмония R2NHCOOR2NH2, а также карбоната (R2NH2)2CO3 и бикарбоната R2NH2HCO3. Обе реакции классифицируются как быстрые, но образованию карбоната и бикарбоната предшествует медленная реакция растворения СО2 в воде образованием угольной кислоты H2CO3.

Из структурной формулы

ДЭА ОН- СН2-СН2 - N -CH2 - CH2 - OH HМДЭА OH - CH2- CH2 - N -

- CH2 - CH2 - OH CH3

видно, что у МДЭА отсутствует свободный водород в аминовой группе, поэтому прямая реакция СО2 с образованием карбоната не протекает, а взаимодействие протекает через медленную стадию образования угольной кислоты, конечными продуктами является карбонат бикарбонат. Скорость реакции СО2 с МДЭА примерно на два порядка меньше, чем с ДЭА.

В связи с этим, при использовании МДЭА можно достичь определенной избирательности извлечения Н2S в присутствии СО2, что позволяет в условиях переработки газа КГКМ получить кислые газы с соединениями Н2S >50% при меньшем их объеме. (При ДЭА очистке содержание Н2S40%). Сероокись углерода (COS) извлекается из газа после предварительного разрушения его гидролизом:

СOS + H2O CO2 + H2S

Эта реакция идет при температурах более высоких, чем абсорбция. Для обеспечения условий разрушения сероокиси углерода предусмотрено повышение температуры в средней части абсорбера до - (75090)0С.

Согласно признаку Ле-Шателье повышение температуры и понижение давления сдвигают вышеприведенные реакции влево - этим обусловлен выбор и реакции регенерации насыщенного амина.

Описание технологической схемы

Очистка производится двумя параллельными потоками на трех установках. Для удобства дано описание одной полулинии.

Процесс очистки осуществляется непрерывно в абсорбере колонного типа, оснащенном двадцатью пятью ситчатыми тарелками.

Приходящий с блока сепарации неочищенный сырьевой газ после подогрева в теплообменнике 372 Е01 до температуры не менее 20 0С за счет тепла регенерированного амина подается на очистку в нижнюю часть абсорбера 372С01.

В абсорбере газ, проходя снизу вверх, контактирует с встречным потоком раствора амина, освобождается от кислых компонентов и выводится на блок осушки У-374.

Амин в абсорбер 372 С01 подается в две точки:

- на 15 тарелку с температурой -(75 90)0С

- на 25 тарелку с температурой -(35 50)0С.

Регенерированный амин подается из емкости хранения амина 372Т01 подпорными насосами 372Р01А,В,С на охлаждение в аэрохолодильники 372А02, где охлаждается до температуры -(7590)0С и поступает на прием насосов высокого давления 372Р02 А,С. Дополнительное охлаждение осуществляется в аэрохолодильниках 372А04, А05, установленных параллельно 372А02 и водяном холодильнике 372Е08А,В, установленном на выходе с 372А04,А05.

С нагнетания насосов 372P02А, С часть амина с температурой -(7590)0С и расходом до 260м3/ час подается на 15 тарелку абсорбера.

Другая часть охлаждается в аэрохолодильниках 372А03, в теплообменнике 372Е01 с температурой до 500С и расходом до 240 м3/ час подается на 25 тарелку.

Для предотвращения возможного вспенивания раствора амина предусмотрена подача антивспенивателя. Из бака 372В05 раствор подается дозирующим насосом 372Р04 на прием насосов 372Р01А, В, С, в случае интенсивного вспенивания предусмотрена увеличенная подача антивспенивателя центробежным насосом 372Р05 на прием насосов 372Р02 А, С.

Стекая по тарелкам амин насыщается Н2S и СО2 собирается в кубе колонны и выводится в емкость расширения 372 В01. Емкость расширения (экспанзер) 372В01 работает под давлением 7 ати и служит для частичной дегазации насыщенного раствора амина.

Предусмотрена линия сброса газов расширения из 372В01 на факел низкого давления при пуске установки или повышенном давлении. На случай повышения давления в результате проскока газа из абсорберов емкость дегазации защищена разрывной мембраной RD02, рассчитанной на 20 ати со сбросом газа на факел ВД.

Газы расширения, состоящие из легких углеводородов и кислых газов, проходят колонну 372С05, очищаются амином от кислых компонентов и выводятся в топливную сеть завода. Колонна 372С05 оснащена 10 клапанными тарелками и расположена на емкости расширения 372В01. Амин подается на 10 тарелку после теплообменника 372Е01 с температурой до 500С.

Регенерация амина от Н2S и СО2 производится в отпарной колонне 372С03. Колонна оснащена 33 клапанными тарелками.

Дегазированный от углеводородов амин из емкости 372В01 двумя потоками поступает в теплообменники 372Е02А, В, С, подогревается до 1100С за счет тепла регенерированного амина и подается на 20 тарелку десорбера 372С03.

Часть богатого амина (около 10% ) может подаваться по схеме с «холодным байпасом» минуя теплообменники 372Е02 А, В, С на 22 тарелку десорбера, что при нормальной работе теплообменников позволяет снизить расход тепла подводимого в рибойлера.

Насыщенный амин, поступающий в десорбер 372C03 стекает по тарелкам где из него выделяется сероводород и СО2 за счет тепло- и массообмена с восходящим паровым потоком.

Окончательная регенерация амина осуществляется в выносных подогревателях типа рибойлер 372Е04 А1, А2. Амин со второй полуглухой тарелки десорберов сливается в межтрубное пространство рибойлеров 372Е04 А1, А2, подогревается паром низкого давления до -(120-128)0С и через перегородку поступает в кубовую часть десорберов.

Паровая фаза из рибойлера подается под вторую тарелку десорбера. Каждый рибойлер оснащен впрыскным конденсатоотборником.

Паровой поток, состоящий в основном из кислого газа и паров воды, проходит тарелки отпарной части десорбера, промывную 22 тарелку, полуглухую 23 тарелку и поступает в верхнюю часть десорбера, оснащенную десятью тарелками. Назначение верхней части - укрепление концентрации кислого газа за счет его охлаждения и конденсации основного количества водяных паров.

Охлаждение производится холодной циркуляционной водой при непосредственном контакте на тарелках. Из верхней части десорбера охлажденный до Т = (45-65)0С кислый газ с незначительным содержанием паров воды потоком поступает в заводской коллектор.

Кислая вода собирается на полуглухой тарелке №23 и самотеком сливается в емкость 372В02. Из емкости 372В02 кислая вода поступает на прием насосов 372Р03АВ. С нагнетания насосов 372P03А, В, часть воды подается на промывочную 22 тарелку десорбера.

Другая часть воды в количестве до 250 т/час на полулинию охлаждается в аэрохолодильниках 372А01 и подается на 33 тарелку десорбера для охлаждения кислого газа. Унос воды в виде паров с кислым газом восполняется подпиткой паровым конденсатом.

Регенерированный амин из кубовой части десорбера после охлаждения в теплообменниках 372Е02 А, В, С насыщенным амином до температуры +900С поступает в емкость хранения 372T01.

Делись добром ;)