Газдарды кептіру

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе

1. Теориялық негіздер

1. 1 Көмірсутек газдарының ылғалдылығы

1. 2 Гидрат құрамы және құрылысы. Гидраттың қалыптасу жылдамдығы және онымен күресу жолдары

2. Сұйық жұтқыштардың қасиеттері

3. Абсорбция көмегімен газдарды құрғату

Әдебиеттер тізімі
Кіріспе

Бүгінгі таңда газ өнеркәсібі ҚР-ның алдыңғы саласына айналып отыр. Өндірілген газдың басым пайызы экспортқа шығарылуда, сәйкесінше, газға деген сұраныс артып келеді, бұл өз кезегінде газ өнеркәсібінің дамуына алып келді. Газ өндіру саласы келесі үрдістерді қамтиды: жаңа кен орнын даярлау, жаңа газ құбырларын тарту, шикізатты өңдеуші зауыттарды салу, жаңа технологиялардың көмегіне жүгіну.

Көмірсутек газдарын құрғату - табиғи газдарды магистральды газ құбырлары арқылы тасу үрдісінде, табиғи және мұнай зауыттық газдарының салқындауын орнатуда, риформинг газдарының айналымында, этан, этилен, пропилен, т. б. газдардың алыну үдерістерінде маңызды бөлім болып табылады. Магистральды газ құбырлары арқылы жіберілетін барлық газдар міндетті түрде ылғалдан құрғатылады. Құрғату тереңдігі салалық стандарттың талаптарымен және газдың кейінгі өңдеу технологиясымен анықталады.

Тәжірибеде көмірсутекті құрғату абсорбциялық және адсорбциялық тәсілмен жүзеге асады, көп жағдайда абсорбциялық тәсілде гликоль көмегімен құрғатады (этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль), ал адсорбциялық тәсілде силикагель немесе цеолит (табиғи немесе синтетикалық) арқылы құрғатылады.

Көмірсутек конденсаты мен суды алу үшін төмен температуралық сепарация үрдісі кеңінен қолданылады.

Көмірсутек газдарының гидратымен күресудің бірнеше амалы бар. Үрмелі (отдувочный) газ немесе азеотроптық ректификация арқылы гликогельдердің терең регенирациясын қолдану газдарды -70 °С және одан да төмен нүктеге дейін құрғата алады. Осылайша абсорбция мен адсорбция тәсілдерімен құрғату үдерісі бір-біріне жақындай түседі.

Соңғы жылдарда гликогель мен метанолдың регенерациясы бойынша абсорбциялық және адсорбциялық құрғатуды жобалау және жүзеге асыру жөніндегі материалдар көптеп кездеседі. Аппараттардың жаңа конструкциялары - абсорберлер, гликогельдердің отты ысытқыштары, сепараторлар, т. б. жасалды. Қоршаған ортаны коррозиядан қорғау және жабдықтау мақсатында ерекше қасиеттері бар, құрамында күкіртті сутек кездесетін газдарды құрғату кеңінен қолданылады.

Cонымен қатар жабдықтауға кері әсерін тигізетін тұздардың пайда болуы жағдайды ушықтырып барады.

1. Теориялық негіздер

1. 1 Көмірсутек газдарының ылғалдылығы

Көмірсутек газдарындағы бу күйінде кездесетін ылғал құрғату үрдісі кезінде жойылады. Ылғалжинағыш ретінде ылғалды газ келесі параметрлер арқылы сипатталады: абсолютті немесе салыстырмалы ылғал және ылғал мөлшері. Ылғалды газ құрамындағы кг-мен көрсетілген су буының массасының 1 кг абсолютті құрғақ газға қатысты есебі газдың ылғал мөлшері деп аталады.

Абсолютті ылғалдылық 1 м³ ылғалды газ құрамындағы су буының мөлшерімен (кг-мен) анықталады. Салыстырмалы ылғалдылық дегеніміз - белгілі бір температура мен қысым жағдайында 1 м³ ылғалды газ құрамындағы су буы массасының дәл осы жағдайдағы 1 м³ су буының максималды мүмкін массасына қатынасы.

Ылғалды газдардың маңызды сипаттамаларының бірі шарықтау нүктесі (точка росы) болып табылады. Яғни бұл - газдың бірқалыпты ылғал мөлшері барысында қанық су буына айналатын төмен температура көрсеткіші.

Қалыпты жағдайда көмірсутек газдарының ылғалдылығы ауа ылғалдылығынан жоғары болады, алайда температура көтерілген сайын бұл айырмашылық азаяды. Салыстырмалы тығыздығы 0, 60-қа тең, құрамында азот және қаныққан су булары жоқ, температурасы 40-180°С интервалындағы әр түрлі қысым жағдайында табиғи газдардың тепе-тең ылғалдылығын анықтау үшін Бюкачек теңдеуі бойынша құрылған графиктің (1. 1-сурет) көмегіне жүгінген жөн:

W=A/10. 1P+B

А - идеалды газдың ылғалдылығын сипаттайтын коэффициент;

В - идеалды газға қатысты салыстырмалы тығыздығы 0, 60-қа тең табиғи газдың ауытқуын ескеретін коэффициент;

Р - газ қысымы, МПа.

Газ және бензин зауыттарында алынатын пропан әдетте ылғалды болып келеді. Сұйық пропанды тіпті қысқа газ құбырлары (ұзындығы 3-20 км) арқылы тасымалдау барысында олардың кристаллогидраттармен толық тығындалғаны байқалды. Пропанды айдайтын магистральды өнім құбырларын жобалау кезінде құрғату қондырғысын ескеру қажет. Тұрмыста және газ құрғатуда қолданылатын сұйытылған газ құрамындағы ылғал үлкен қиындықтарға әкеп соқтырады. Құрғату қондырғысының абсорберіндегі жоғары қысым жағдайында газ гликольдерде ериді, газосепараторда, жылу алмастырғышта, десорберде жіті бөлініп, аппараттарды пайдалану барысында белгілі бір қиыншылықтар тударады.

1. 1-сурет. Табиғи газдың әр түрлі температура мен қысым жағдайындағы тепе-тең ылғалдылығы: k1 - газдың тығыздығына түзету; k2 - ерітінді құрамындағы тұзға түзету.

1. 2 Гидрат құрамы және құрылысы.

Гидраттың қалыптасу жылдамдығы және онымен күресу жолдары

Табиғи газды өндіру және тасымалдаудың дамуына байланысты газ өнеркәсібінің жұмыскерлерінің алдында көмірсутек газының гидратымен күресу мәселесі пайда болды. Көмірсутек және суға жақын келетін молекулалардан құралған, қар немесе мұзға ұқсас кристаллдық қоспалар кристаллогидрат (немесе жай ғана гидрат) деп аталады. Жеке газ тәріздес көмірсутек немесе оның қоспаларының гидраттары торлы типті клатраттан құралады.

1. 2-сурет. Газ гидратының кристаллды торы І құрылым (a) және ІІ құрылым (б) .

Кеңестік және шетелдік зерттеушілер гидраттардың пайда болу шарттарын, олардың құрылысын және олармен күресу тәсілдерін жасап шығарған болатын. Рентгенографиялық зерттеу көрсеткендей, гидраттың екі құрылымдық формасы белгілі (1. 2-сурет) . Газ гидратының су молекулалары арқылы құралған кристаллдық торы бар. Тордың қуыстары игерілген көмірсутекпен толтырылған.

І Құрылымдық гидраттың ұяшықтары (1. 2-сурет, а) 46 су молекулаларын және газ молекулаларына тиімді 6 үлкен әрі 2 кішкентай қуысты қамтиды. Екі құрылымда да кіші қуыстың орташа диаметрі - 0, 52 нм, ал үлкен қуыстың диаметрі - 0, 59 нм. Молекуласының мөлшері 0, 69 нм-ден көп болатын заттар гидрат түзбейді. Егер гидрат түзетін заттың молекуласының мөлшері 0>52 нм болса, І құрылымды гидрат түзіледі.

Күкіртті сутек газдарын құрғату барысында күкіртті сутек гликольде ериді, өз кезегінде бұл жабдықтаманың коррозиясы мен қоршаған ортаның ластануына себеп болады. Күкіртті сутектің гликольдегі еру көрсеткішін білу арқылы оның гидратын жою мен технологияның бұзылуының алдын алуға болады. Метан гидрат кристаллының тік құрылымын түзейді, этан - ирек әрі жіп тәріздес, пропан - тармақталған әрі ретсіз құрылымды түзейді. Құрамына түрлі көмірсутек газдарын қосатын табиғи газдар күрделі кристаллданған тармақты құрылымды аралас гидраттарды түзейді.

Ұңғымаларда, газ құбырларында немесе аппараттарда пайда болатын гидраттар жүйедегі қысым төмендегенде, аппараттыі немесе газ құбырының гидрат пайда болған участкесін жылытуы кезінде, сонымен қатар гидратты жоя алатын ингибиторларды - метанол, этанол, пропанол, гликоли, аммиак, кальций хлоридін енгізу барысында жойылады.

Аммиак гидрат түзетін заттың ингибиторы есебінде сирек пайдаланылады, өйткені табиғи газдың құрамындағы көмір диоксидімен әрекеттесіп ол арматураны тығындайтын аммоний карбонатын түзейді.

2. Сұйық сіңірушілердің қасиеттері

Қазіргі уақытта көмірсутек газдарды абсорбциялық құрғату үшін негізінде ди- және триэтиленгликольді пайдаланады. «Бүрку» құрғату кезінде гидраттың пайда болу ингибитор ретінде этиленгликоль мен метанол қолдануы табыс алады. Ди- және триэтиленгликольдің туынды қатары немесе оларды өндеу кезінде пайда болатын қосымша өнімдер, мысалы этилкарбитол, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликольдің эфирлері және басқалар, жоғары гигроскопиялықтыққа ие болсада құрғағыш агенттер ретінде кең пайда табылмаған.

Гликольдер мүлдірлі түссіз (химиялық таза) немесе сары түске аздау боялған иісі жоқ және тәтті дәмге ие сұйықтық.

Отандық өнеркәсіптің шығаратын тауарлық гликольдің сапасы химиялық таза заттардың сапасынан ерекшеленеді. Гликоль сапасына техникалық талаптар олардың қолдану облысымен анықталады. Гликольдер біркелкі төмен улылық заттар. Гликольдің аз ұшпалылық себебінен комнаттық температурада олардың буынымен демалу кезінде улану пайда болмайды.

Ауыз арқылы ағзаға түскен кезінде гликоль өте қауіпті, себебі орталық жүйке жүйесіне және бөтекеге әсер тигізеді, себебі ауыздық улылыққа ие. Триэтиленгликоль диэтиленгликольге қарағанда аздау улылыққа ие, ал пропиленгликоль улылықсыз.

Қысқы мерзімінде гликольді жылы бөлмеде сақтау керек, себебі төмен температурада жоғары тұтқырлықтықтан тасымалдау және құйу қыйындайды.

Ақаба суларында диэтиленгликоль мен триэтиленгликоль биологиялық бузылмайтыны сипатты, бірақ диэтиленгликоль үшін МКб. о. с 200 мг/л, ал триэтиленгликоль үшін 10 мг/л құрайды.

Су қоймаларында этиленгликоль мен диэтиленгликолдің улылығы триэтиленгликоля мен пропиленгликолдар үшін асады.

Құрғатушылықтың деңгейі газ абсорбентпен байланысқан температураға байланысты. Байланыс температура жоғарлаған сайын абсорбенттің үстіндегі парциалды қысым көбейеді, сол кезде құрғатылған газдың шық нүктесі жоғарлайды және карамағайшы, байланыс температураның төмендеуімен құрғатылатын газдың шық нүктесі төмендейді. Жие абсорбциялық құрғату құрғататын газдың температурасы 45-50 °С аспау кезінде пайдаланады.

Құрғату тиімділігі үшін маңызды мағына абсорбенттің мөлшері болады: абсорбенттің құрамында су аздау болса құрғатылатын газдың шық нүктесі төмен болады. Көбінесе, 40 °С температураға ие газдарды құрғату үшін 98, 5 % (масс. ) диэтиленгликоль немесе 99 % (масс. ) триэтиленгликоль құрамды ерітінділерді пайдаланады.

«Бүрку» жолымен -30 °С салқындаған газдарды құрғату кезінде мөлшері 80 % (масс. ) этиленгликолдің ерітіндісін пайдаланады. Температурасы 40 °С жоғары газдарды құрғату үшін 98, 5-99, 8 % (масс. ) мөлшерді диэтиленгликоль немесе триэтиленгликоль пайдаланғаны жақсырақ.

Табиғи газ бен бутендерді құрғату кезінде пайдаланған бірінші реагент ретінде гранулданған кальций хлориді және оның судағы ерітінділері. Сосын ол аз коррозиялық сіңіргіш - гликоль немесе молекулярды елекпен (цеолитпен) ауыстырылды. Қазіргі уақытта кейбір газды кәсіптікте кальций хлоридінің ерітіндісін ұңғымаларда гидраттармен күресу үшін пайдаланады. Шетелде табиғи газдарды гранулдаған және суда еріген кальций хлоридімен құрғатушылық пайда тапқан.

Метанолды газды өнеркәсіпте ұңғымаларда, газды құбырларда және технологиялық қондырғыларда табиғи газдардың гидраттармен күресу үшін кең қолданады. Төменгі температураларда метанол күкірт сутек пен көміртек диоксидін жақсы ерітеді.

Метанол - түссіз, мүлдірлі, жеңіл қозғалатын және жеңіл ұшатын сұйықтық, молекулярды массасы 32, 04. Атмосфералық қысымда Қайнау температурасы 64, 65 °С тең, ал қату температурасы -97, 70 °С, критикалық температура 239, 50 °С, критикалық қысым 7, 9 МПа.

Метанол сумен әртүрлі арақатынаста араласады және судың буларын жақсы сіңіреді. Метанолды сумен араластырғанда ондағы газдардың ерткіші төмендейді. Натрий хлориді құрамында бар жерасты сулардың метанолды ерітінділердің регенерациялау процесін есептеу кезінде ондағы сондай қоспалардың құрамы мен қайнау температурасының көрсеткіштері болу керек.

Көмірсутектерде олардың ерітінділердің есебі арқылы гликольдің жойылуын бағалау жобалаушылар мен пайдаланушылар үшін қызуышылық туындырады.

0-60°С температуралық аралықта әртүрлі мөлшерде диэтиленгликольде парафинды, нафтенді және араматтау көмірсутектердің еріткіштігі 1. 6. суретте көрсетілген. Қыйсықтың сараптамасы көрсетеді, диэтиленгликольде көмірсутекте ерткіштік суды қосқанда төмендейді, ал температура жоғарлағанда көбейеді. Диэтиленгликольде ең төмен еріткіштікке парафинді, ең жоғары - ароматты көмірсутектер ие. Парафинді көмірсутектерде молекулярды массаның төмендеуі диэтиленгликольде олардың еріткіштіктігін жақсартады.

1. 7 суретте диэтиленгликоль мен полипропиленгликолде газоконденсаттың еріткіштігі берілген. Газоконденсаттың құрамы келесі (% масс. ) : ароматты көмірсутектер - 26, 3, парафинді көмірсутектер -- 44, 1 және нафтенды көмірсутектер - 29, 6. Суреттен көрінгендей, газоконденсаттың еріткіштігі температура мен диэтиленгликольдің мөлшерінің жоғарлауымен көбейеді.

Метанолда әртүрлі көмірсутектердің жақсы еріткіштігін белгілеу керек. Кейбір көмірсутектердің метанолда әртүрлі температурада еріткіштік 1. 1 кестеде берілген.

Метанол гликольде жақсы ериді. Ұңғымалар және шлейфтерге метанолды беру және келесі құрғату кезінде төменгі температуралық сепараттау қондырғыларда немесе аборберлерде метанолды газдан гликольмен шығарады, ол сіңіргіштің тұтқырлығын төмендетеді. Эксперименталды көрсеткіштер бойынша абсорбциялық құрғату кезінде диэтиленгликольмен метанолды газдан айыру потенциалдың 60-70 % жетеді. Қасиеттері жоғарыда көрсетілген, құрғатушылыққа қолданатын реагенттер, қоршаған ортаны қорғау мақсатында ақаба суларды терең тазалау немесе оларды жағу, және шығарынды газдардың десорбциялануды талап етеді. Жаңа, тиімділеу және аз улылы құрғатушылықтарды өндеу мақсатымен ғылыми-зерттеу жұмыстарды жалғастыруын қажет етеді.

Сурет. 1. 6. Диэтиленгликольде парафинді көмірсутектердің еріткіштігі мөлшері 97 % (масс. ) (а), нафтенді және ароматты көмірсутектердің (б) әртүрлі температурада: К 4, 7 - толуол, мөлшері ДЭГ 97, 90 и 85 % (масс. ) ; 2, 5, 8 - л- ксилол, мөлшері ДЭГ 97, 90 және 85 % (масс. ) ; 5, 9 - циклогексан, мөлшері ДЭГ 97, 90 и 85 % (масс. )

Сурет 1. 7. Әртүрлі температурада гликольде газоконденсаттың еріткіштігі : 1, 2 - 97 и 90% (масс. ) диэтиленгликолде сәйкес; 3 - 99, 5% (масс. ) пропиленглнколь.

Кесте 1. 1 Метанолда көмірсутектердің еріткіштігі.

Көмірсутек:

Көмірсутек

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл

Көмірсутек:

5 °С

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

10 °С

20°С

30 °С

40 °С

Көмірсутек:

Пентан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

62, 5

81, 0

Раст.

Көмірсутек:

Гексан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

32, 4

37, 0

49, 5

83

»

Көмірсутек:

Гептан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

18, 1

20

25, 4

32, 7

45, 0

Көмірсутек:

Октан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

12, 2

13, 6

16, 7

20, 6

26, 0

Көмірсутек:

Нонан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

8, 4

9, 5

11, 6

14, 2

17

Көмірсутек:

Декан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

6 , 2

6, 8

8

9, 8

12

Көмірсутек:

Циклопектан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

68

86, 0

Раст.

Раст,

Раст.

Көмірсутек:

Циклогексан

Әртүрлі температурада еріткіштік, г/100 мл:

38, 4

50, 3

74, 0

3. Газдарды абсорбциямен құрғату

Абсорбция табиғи газдардың жоғары қысым мен шық нүктесі 60 °С дейін депрессияның үлкен ағынды құрғату кезінде өте тиімді. Қажеттілік болса шық нүкте депрессиясы 60-80 °С және одан да жоғары кезде абсорбция мен адсорбцияны пайдалануы мүмкін. Ондай жағдайда екі процестің орындалудың нақты жағдайынан шығатын салыстырмалы техникалық-экономикалық сараптама қажет.

Газды құрғату кезінде сұйық сіңіргіштерді қатты сіңіргіштерді пайдалануымен салыстырғанда келесі ерекшеліктермен сипатталады:

- қатты сорбенттерді уландыратын заттардың болуына ие газдарды құрғату мүмкіндігі;

- процестің толасыздығы;

- автоматты басқару жүйесінің қарапайымдылығы;

- шық нүктесіне дейін -70 °С газды құрғату.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.