2.1.1 Расчет затрат пара на десорбцию аминового сорбента

Рисунок 2.1 - Расчетная схема абсорбционной очистки природного газа

Условные обозначения:

Gпгс - парогазовая смесь

Gкгсух - кислый газ сухой

Wкг - водяные пары в кислом газе

Gкв - кислая вода

Gкв1 - кислая вода 1

Gкв(вых) - кислая вода на выходе

Gна - насыщенный амин

Gп - паровая фаза при вскипании амина на входе в десорбер в результате снижения давления

Gж - жидкая фаза амина

Gп - паровая фаза амина в результате десорбции

Gж - жидкая фаза амина из рибойлера

Gар - регенерированный амин

Dо - пар

hпк - энтальпия парового конденсата

Исходные данные:

Объем перерабатываемого одной установкой отсепарированного газа, нм³/ч

Состав газа Оренбургского газоконденсатного месторождения, % об.:

Состав газа Карачаганакского газоконденсатного месторождения, % об.:

Объемная доля газа Карачаганакского месторождения в смеси, поступающей на сорбционную очистку:

Содержание кислых компонентов в смеси, %

Решение:

Доли газа Оренбургского и Карачаганакского месторождений, в смеси, м³/ч

Массовый расход смеси газов, кг/ч

Объемный выход сероводорода и диоксида углерода, м³/ч

Плотности компонентов кислого газа при нормальных условиях (20^оС и 760 мм рт ст.), кг/м³

Массовый выход кислых компонентов, кг/ч

Массовые доли компонентов паровой фазы, выделяющейся при десорбции в испарителе (рибойлере), кг компонента / кг паровой фазы

Содержание компонентов паровой смеси на выходе из испарителя, кг/ч

Суммарный расход сухих кислых компонентов на выходе из испарителя, кг/ч

Суммарный расход сухих кислых компонентов на выходе из десорбера,кг/ч

Расход сухого очищенного газа на выходе из отделения очистки, кг/ч

Удельный расход амина а в абсорбер, кг/м³ (в соответствии с регламентом)

Расход амина на отделение очистки, кг/ч

Расход водяных паров, образующихся при испарении насыщенного амина при входе в колонну и при десорбции, кг/ч

Расход насыщенного амина на входе в десорбер, кг/ч

Расход кислой воды на 33-ю тарелку десорбера (из расчета по регламенту 250 тыс. кг/час на 370 тыс. м3/ч сырого газа поступающего в абсорбер), кг/ч

Расход кислой воды на 22-ю тарелку десорбера (из расчета по регламенту 7 тыс. кг/час на 150 тыс. м3/ч сырого газа поступающего в абсорбер), кг/ч

Расход регенерированного амина на выходе из десорбера, кг/ч

Молекулярные массы сероводорода и диоксида углерода, кг

Мольные доли кислых компонентов в сухом кислом газе

Молекулярная масса сухого кислого газа, кг

Массовая доля водяных паров в кислом газе на выходе из десорбера при:

температуре парогазовой смеси, ^оС

давлении насыщенного водяного пара, Па

общем давлении смеси, Па

молекулярной массе воды, кг

Расход водных паров, удаляемых из десорбера с кислыми газами, кг/ч

Материальный баланс десорбера на общую массу:

Приход веществ в десорбер, кг/ч

Расход веществ из десорбера, кг/ч

Тогда расход кислой воды, удаляемой с 23-ей тарелки десорбера, кг/ч

Тепловой баланс десорбера, к Вт

Количество теплоты, поступающей с насыщенным амином в десорбер, кВт, при:

температуре tна, ^оС

теплоемкости Са, кДж/(кг*К)

Количество теплоты, поступающей на 33 тарелку десорбера с кислой водой, кВт, при:

температуре tкв33, ^оС

теплоемкости Скв, кДж/(кг*К)

Количество теплоты, поступающей на 22 тарелку десорбера с кислой водой, кВт, при температуре t кв22, ^оС

Суммарное поступление теплоты в десорбер, кВт

Количество теплоты, удаляемой из колонны с регенерированным раствором амина, кВт, при температуре, tар, ^оС

Удельные теплоты десорбции сероводорода и диоксида углерода, кДж/кг и их удельные теплоемкости в газовой фазе, кДж/ кДж/(кг*К)

Удельная теплота испарения воды, кДж/кг, при tпгс, ^оС

Количество теплоты, отводимой из десорбера с парогазовой смесью, кВт

Количество теплоты, отводимой с 23 тарелки десорбера с кислой водой, кВт, при tкв (вых), ^оС

Суммарное количество теплоты отводимое из десорбера, кВт

Энтальпия греющего пара перед испарителем и его конденсата на выходе из испарителя, кДж/кг

Коэффициент полезного использования теплоты греющего пара в десорбере и испарителе

Расход греющего пара на десорбцию, кг/ч

Выход сухого газа из отделения очистки, м³/ч

Удельный расход теплоты греющего пара на десорбцию, Мкал/тыс.м³, при его энтальпии, Гкал/т

Расчетное значение годового потребления пара на 1 установку, Гкал

Количество рабочих часов в году

Из приведенного расчета видно, что теоретически рассчитанное значение годового потребления пара на десорбцию амина гораздо меньше фактического.

Решение получено при следующих допущениях:

- расходы сырого газа, раствора аминового сорбента, кислой воды на орошение колонны не превышают расчетных, при которых тепло- и массопередающая способность десорбера и других элементов схемы отделения очистки достаточны для поддержания заданного регламентом технологического режима;

- отличие теплофизических свойств (прежде всего теплоемкости растворов регенерированного и насыщенного аминов) пренебрежительно мало.

Для определения значения возможной экономии пара взято теоретически рассчитанное значение годовое потребление пара на 1У372 при объемной доле газа карачаганакского месторождения в смеси, равной 0,3 (фактическая объемная доля сырья КГКМ в смеси, поступавшей на сорбционную очистку в 2004 и 2005 годах).

Возможная экономия в 2004 г: 490,864-443,6 = 47,264 (тыс. Гкал.);

Возможная экономия в 2005 г: 489,952-443,6 = 46,302 (тыс. Гкал.).