Өнімділігі 300000 м3 /сағ болатын, абсорберде жүретін газ кептіру процесі

Кіріспе
1 Әдеби шолу
1.1 Газдар құрамындағы ылғал
1.2 Көмірсутекті газдар гидраттарының түзілу жағдайлары
1.3 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру процесі
1.4 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру технологиясы
2 Абсорбциялық колоннаның технологиялық есептелуі
2.1 Газдың ылғылдылығын анықтау
2.2 Диэтиленгликоль ерітіндісінің мөлшерін анықтау
2.3 Абсорбердің материалдық балансы
2.4 Абсорбердің жылулық балансы
2.5 Абсорбердің негізгі өлшемдерін есептеу
2.5.1 Абсорбердегі теориялық және практикалық тәрелкелер санын есептеу
2.5.2 Абсорбердің диаметрін есептеу
2.5.3 Абсорбердің биіктігін есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Мұнайды алу мен өңдеу барысында түзілетін көмірсутекті газдар энергетикалық отын және химия мен мұнайхимия өндірістері саласының маңызды шикізат көзі болып табылады.
Жасанды көмірсутекті газдар мұнайды біріншілік және екіншілік өңдеу үрдістерінде түзіледі. Жасанды газдар құрамына С1 – С5 көмірсутектері кіреді, олар қаныққан және қанықпаған болуы мүмкін. Қаныққан жасанды газдар мұнайды біріншілік айдау арқылы фракцияларға бөлген кезде (еріген күйде мұнайда қалып қойған ілеспе газ қалдығының десорбциялануы нәтижесінде) және сутектің артық мөлшері қатысында жүргізілетін каталитикалық (гидротазалау, гидрокрекинг, изомерлеу, риформинг) үрдістер барысында түзіледі. Ал қанықпаған жасанды көмірсутекті газдар (негізінен олефиндер) мұнай фракциялары мен өнімдерін құрамын бұза (деструктивті) сутек жетіспеушілік жағдайында өңдеу үрдістері – термиялық және каталитикалық крекинг, пиролиз, кокстеу, каталитикалық дегидрлеу нәтижесінде алынады.
Қазіргі кезде ілеспе газдарды өңдеп, көптеген салаларды қолданысқа енгізіу, ең өзекті мәселелердің бірі болып отыр. Газдарды дайындауда механикалық қоспалардан тазарту мен ылғалдан құрғату процестері міндетті түрде қолданылады. Себебі газ құрамында механикалық қоспалардың болуы аппараттар мен қондырғылардың зақымдалуына, ал ылғалдың болуы гидраттардың түзілуне алып келеді. Көмірсутек газдарының гидраттары құбырларды бітеп, компрессордың қызметін қиындатады.
Газ кептіру үшін абсорбциялық және адсорбциялық процестер қолданылады. Абсорбциялық – сұйық сіңіргіштер көмегімен, көп жағдайда гликольдармен газ кептіру процесі болып табылады. Газ кептіру процесінің тиімділігіне абсорберлердегі температура, қысым, гликольдердің концентрациясы, абсорберлердегі табақшалар саны мен олардың пайдалы әсер коэффициенттері (п.ә.к), гликольдің меншікті шығыны, циркуляцияланатын гликоль ертіндісінің мөлшері, гликоль жоғалымы тағы сол сияқты факторларға тікелей әсер етеді.

1. А.А. Кузнецов, Е.Н. Судаков Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов – М.: Химия, 1883. – 224 c.
2. Н.И. Рябцев Природные и искусственные газы. –М.: Химия,1967. – 352 c.
3. Г.А. Ланчаков, А.Н. Кульков, Г.К. Зиберт Технологические подготовки
природного газа и методы расчета оборудования. –М.: Недра, 2000 – 279 с.
4. С.А.Ахметов, Т.П.Сериков, И.Р.Кузеев, М.И.Баязитов Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. – СПб.:Недра, 2006. – 265 c.
5. http://saratov-ouk.ru/work/150834/Ispolzovanie-analizatorov-dlyaopredeleniya
6. http://www.generation-ngo.ru/podgotovka/upg

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Кіріспе
4
1 Әдеби шолу
5
0.1 Газдар құрамындағы ылғал
5
0.2 Көмірсутекті газдар гидраттарының түзілу жағдайлары
6
1.3 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру процесі
7
1.4 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру технологиясы
9
2 Абсорбциялық колоннаның технологиялық есептелуі
11
2.1 Газдың ылғылдылығын анықтау
11
2.2 Диэтиленгликоль ерітіндісінің мөлшерін анықтау
13
2.3 Абсорбердің материалдық балансы
14
2.4 Абсорбердің жылулық балансы
16
2.5 Абсорбердің негізгі өлшемдерін есептеу
19
2.5.1 Абсорбердегі теориялық және практикалық тәрелкелер санын есептеу
19
2.5.2 Абсорбердің диаметрін есептеу
22
2.5.3 Абсорбердің биіктігін есептеу
22
Қорытынды
23
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
24

КІРІСПЕ
Мұнайды алу мен өңдеу барысында түзілетін көмірсутекті газдар энергетикалық отын және химия мен мұнайхимия өндірістері саласының маңызды шикізат көзі болып табылады.
Жасанды көмірсутекті газдар мұнайды біріншілік және екіншілік өңдеу үрдістерінде түзіледі. Жасанды газдар құрамына С1 - С5 көмірсутектері кіреді, олар қаныққан және қанықпаған болуы мүмкін. Қаныққан жасанды газдар мұнайды біріншілік айдау арқылы фракцияларға бөлген кезде (еріген күйде мұнайда қалып қойған ілеспе газ қалдығының десорбциялануы нәтижесінде) және сутектің артық мөлшері қатысында жүргізілетін каталитикалық (гидротазалау, гидрокрекинг, изомерлеу, риформинг) үрдістер барысында түзіледі. Ал қанықпаған жасанды көмірсутекті газдар (негізінен олефиндер) мұнай фракциялары мен өнімдерін құрамын бұза (деструктивті) сутек жетіспеушілік жағдайында өңдеу үрдістері - термиялық және каталитикалық крекинг, пиролиз, кокстеу, каталитикалық дегидрлеу нәтижесінде алынады.
Қазіргі кезде ілеспе газдарды өңдеп, көптеген салаларды қолданысқа енгізіу, ең өзекті мәселелердің бірі болып отыр. Газдарды дайындауда механикалық қоспалардан тазарту мен ылғалдан құрғату процестері міндетті түрде қолданылады. Себебі газ құрамында механикалық қоспалардың болуы аппараттар мен қондырғылардың зақымдалуына, ал ылғалдың болуы гидраттардың түзілуне алып келеді. Көмірсутек газдарының гидраттары құбырларды бітеп, компрессордың қызметін қиындатады.
Газ кептіру үшін абсорбциялық және адсорбциялық процестер қолданылады. Абсорбциялық - сұйық сіңіргіштер көмегімен, көп жағдайда гликольдармен газ кептіру процесі болып табылады. Газ кептіру процесінің тиімділігіне абсорберлердегі температура, қысым, гликольдердің концентрациясы, абсорберлердегі табақшалар саны мен олардың пайдалы әсер коэффициенттері (п.ә.к), гликольдің меншікті шығыны, циркуляцияланатын гликоль ертіндісінің мөлшері, гликоль жоғалымы тағы сол сияқты факторларға тікелей әсер етеді.

1 Әдеби шолу

1.1 Газдар құрамындағы ылғал
Қабат (пласт) жағдайында сумен контактілену нәтижесінде көмірсутекті газдар ылғалданады. Температура мен қысымның берілген жағдайында газ көлемінің бірлігіндегі су буының мөлшері белгілі бір (максималды) мәннен артық бола алмайды. Белгілі бір температура мен қысымда көмірсутекті газды қанықтыратын су буының мөлшері (гм3) оның ылғалдылығы деп аталады. Бірдей жағдайда, әдетте жеңіл көмірсутекті газдарға қарағанда ауырларында ылғал аз болады. Газ құрамында СО2 мен H2S қоспаларының болуы ылғал мөлшерін арттырады. Газдардағы ылғалдың температура мен қысымға байланысты максималды мөлшерін қалай график көмегімен табуға болатыны 2.2-суретте көрсетілген.

1.1- сурет - Газдағы су буының максималды мөлшерінің қысым мен температураға тәуелділігі

Газ ылғалдылығын абсолютты және салыстырмалы деп бөледі. Абсолютты ылғалдылық газдың көлем (гм3) немесе масса (гкг) бірлігіндегі су буының массасы, ал салыстырмалы абсолютты ылғалдылықтың газ ылғалдылығына қатынасы. Салыстырмалы ылғалдылықты (φ) газдағы су буының парциалды қысымының (рсу буы) сол температурадағы қаныққан су буының қысымына (Р) қатынасы арқылы есептейді.
Егер белгілі бір температурада газдағы су буының парциалды қысымы қаныққан су буының қысымына тең болса газ су буына қаныққан болады. Берілген бір қысымда газдың су буына толығынан қанығуына сәйкес келетін температура оның шық нүктесі деп аталады. Шық нүктесіне сәйкес келетін температурадан төменгі температурада су буы "шық" түрінде конденсирленеді.
Салыстырмалы тығыздығы 0,6-дан жоғары көмірсутекті газдардың ылғалдылығын анықтау үшін түзеткіш коэффициент k енгізіледі.
Сұйытылған газдар (пропан,бутандар) мен газды бензин ылғалдың белгілі бір мөлшерін ерітуге қабылетті, температура артқан сайын су буының ерігіштігі де артады. Бұл ерекшелікті ескеру қажет, себебі минус 5 пен плюс 20С аралығында су буымен қаныққан пропан немесе бутан буларының ортасында жұмыс істейтін құрылғылардың кейбір конструкциялары қатып қалады.

1.2Көмірсутекті газдар гидраттарының түзілу жағдайлары
Егер, берілген жағайда су буымен қаныққан газды суытса немесе сығымдаса, одан су бөліне бастайды. Температура мен қысымның белгілі бір үйлесімінде, осы бөлінген су газбен контактіленіп гидраттар түзеді. Гидраттар нығыздалған қарға ұқсас ақ кристалды заттар, тығыздықтары 880-900 кгм3 аралығында болады. Гидраттың негізгі сұлбасы (каркасы) су молекуласынан, ал каналдар, қабаттар, торлар түріндегі молекула аралықтары көмірсутекті газдардың молекуласынан тұрады.
Көмірсутекті газдар гидраттарының формулалары келесідей: метан - СН4∙6Н2О; этан - С2Н6∙8Н2О; пропан - С3Н8∙17Н2О; изо-бутан - изо-С4Н10∙17Н2О. Осы көмірсутектердің әр қайсысына сай белгілі бір максималды температура болады, одан әрі қандай қысымда болсын температураны жоғарлату гидраттар түзілуіне әкелмейді. Оны газдың гидрат түзуінің критикалық температурасы деп атайды. Оның мәні метан үшін ( - ) 21,50С, этандікі (-)14,50С, пропандікі (+)5,50С, изо-бутандікі (+) 2,50С. Қалыпты бутан (н-бутан) және одан жоғары көмірсутектер гидраттар түзбейді. Күкіртті сутек пен көміртек диоксиді H2S∙6 Н2О, CO2∙6Н2О формулаларына сәйкес гидраттар түзеді.
Гидраттардың түзілуіне тікелей әсер ететін температура мен қысым ғана болып қоймайды, сондай-ақ ағынның үлкен жылдамдығы мен турбуленттілігі, компрессор немесе сораптың пульсациясы сияқты т.б факторлар да гидраттар түзілуіне қолайлы жағдай туғызады. Гидраттар кристалдар сияқты өсіп газ құбырларында немесе аппараттарда (бұрағыштарда) тығын түзіп, газды тасымалдауда кедергі көрсетеді, құбырлар мен аппараттардың жұмыс істеу жағдайларына қауып туғызады. Газ құбырлары мен аппараттарда гидраттар түзілуін болдырмау үшін су буының парциалды қысымын төмендететін, соның нәтижесінде газдың шықтану нүктесін төмендететін заттар - спирттер мен гликольдер қолданылады. Олар ингибиторлар деп аталады. Жиі қолданылатын ингибитор - метанол. Газ ағынына қосылған метанол су буын өзіне сіңіріп, оны қату температурасы төмен сулы спирт ертіндісіне айналдырады, нәтижесінде гидрат түзілу температурасы да төмендейді. Метанол гидратпен әрекеттесіп, оны бұзады. Түзілген сулы спирт ертіндісі газ ағынымен ілесе жүріп, арнайы қойылған тұнбағыштарда (дрипптерде) жиналып, одан ауаға үріліп, жоғалынады. Метанол (СН3ОН) - өте улы зат, сумен шексіз араласады, қайнау температурасы - 64,70С, қату температурасы - минус 97,1 0С.
Гликольдерді ингибиторлар ретінде қолданғанда, түзілген сулы спирт ертіндісін сепараторларда ажыратып, гликольдерді регенерациялайды.
Метанол немесе гликольдерді ингибиторлар ретінде пайдаланғанда гидрат түзілу температурасының қанша шамаға төмендейтінін Хаммершмидт формуласы арқылы анықтайды:

∆t = KСпайдМ(100-Спайд) (1)

мұндағы ∆t - гидрат түзілуі температурасының төмендеуі, 0С;
Спайд - пайдаланылып біткен ингибитордың концентрациясы, %(масс.);
М - ингибитордың молекулалық массасы;
К - тәжірибе арқылы анықталатын тұрақты.
Гидраттарды болдырмаудың ең тиімді әдісі газдарды құрғату, нәтижесінде ылғал мөлшері күрт төмендейді. Құрғатылған газдың шықтану температурасы оны магистральдық құбырларда тасымалдау немесе бензинсіздендіру үрдісінің жұмыс температураларынан 5-70С-қа төмен болу керек.

1.3 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру процесі
Газдарды құрғату тек гидраттар түзілуіне кедергі жасау үшін емес, сондай-ақ температура төмендеп кеткен кезде газдағы су буы бөлініп, құбырдың төменгі орналасқан жерінде жиналып газ ағыны қозғалысына кедергі жасамауы, құбырдың өткізу өнімділігінің төмендемеуі үшін де қажет. Сонымен қатар газ құрамында азда болса күкіртті сутек пен көміртек диоксиді болатындықтан, олар бөлінген суда еріп, қышқыл түзеді. Ал қышқыл ортада құбыр мен аппараттардың коррозияға ұшырауы жеделдетіледі, бұл жағайды болдырмау үшін де газды құрғату керек. Сонымен газды құрғату гидрат түзілуін болдырмауға, құбырдағы гидравликалық жоғалым мен коррозия үрдісін төмендетуге, құбырлардың жоғары өнімділікпен газды тасымалдауына, аппараттардың ұзақ қызмет етуіне жағдайлар туғызады.
Көмірсутекті газдарды сүйық сіңіргіштерді қолданып кептіру абсорбциялық процеске жатады, яғни, су буы еріткіштермен жұтылады. Алғашқы кезде отын газын кептіруге глицерин (1929 ж.), одан кейін (1936 ж.) осы мақсатта екіэтиленгликоль және үшэтиленгликоль және хлорлы кальций ерітіндісі қолданыла бастады.
Өндірісте газдарды кептірудің кең тараған әдістері: cұйық сіңіргіштер яғни абсорбенттер (моно-, ди-, триэтиленгликольдер) немесе қатты сіңіргіштер яғни адсорбенттер (активтелген алюминий оксиді, силикагель, бокситтер, синтетикалық цеолиттер т.б) пайдалану. Бұның ішінде кең тарағаны cұйық сіңіргіштер - абсорбенттер арқылы құрғату. Оның артықшылықтары: капиталдық шығын мен пайдалану шығынының төменділігі, құрғату жүйесінде қысым ауытқуының төменділігі, үрдістің үздіксіздігі, қатты сіңіргіштерге қарағанда абсорбенттердің газ құрамынадағы улы қоспаларға төзімділігі. Кемшіліктері: адсорбенттерге қарағанда абсорбенттер шықтану нүктесін онша көп емес шамаға төмендетуі, газ құрамында еріген көмірсутекті сұйықтар болса, олармен cұйық сіңіргіштердің әсіресе моногликольдердің көпіршіктенуі.
Газ өндірісінде абсорбциялық құрғату кеңінен орын алатындығын айтып кеткенбіз. Абсорбент ретінде диэтиленгликольдің (ДЭГ), триэтиленгликольдің (ТЭГ), сондай-ақ пропиленгликольдің (ПГ) жоғары концентрлі ертінділері қолданылады. Оның себебі осы аталған абсорбенттер ұшқыштығы, термиялық тұрақтылығы, коррозиялық активтілігі, құрғатқыштық қабылеттілігі сияқты қасиеттері жағынан басқа сұйық сіңіргіштерге қарағанда тиімді болып келеді.
Газдарды абсорбенттермен құрғату үрдісі абсорбция теңдеуімен толығынан өрнектеледі. Бастапқы шикі газдағы су буының парциалдық қысымын ра, ал оның сіңіргіш ертіндісінің сұйық фазасындағы парциалдық қысымын рв деп белгілейік. Ылғал газ бен абсорбенттің контактіленуі кезінде су буының сіңірілуі, оның сұйық фазадағы парциалдық қысымы бу фазасындағы парциалдық қысыммен теңескенше жүреді. Екі фазадағы да су буының тепе-теңді парциалды қысымдары, ра мәнінен төмен, бірақ рв мәнінен жоғары болады, яғни оның мәні рав болады. Сонда абсорбция теңдеуін келесі түрде жазуға болады:

G = krFτ(ра - рав) (2)

мұндағыG - сіңірілген су буының мөлшері;
kr - абсорбция коэффициенті;
F - газ бен сұйық фазалардың контактілену беті; τ -контактілену уақыты;
ра - рав - газдағы құрғатылғанға дейінгі және құрғатылғаннан кейінгі су буының парциалдық қысымдарының айырмасы.
Бұл теңдеуден су буының сіңірілу мөлшері контактілену беті мен контактілену уақыты, парциалдық қысым айырмасы неғұрлым жоғары болған сайын, соғұрлым жоғары болатынын көруге болады.

1.4 Газдарды сұйық сіңіргіштермен кептіру технологиясы
Абсорбциялық құрғату қондырғысы екі блоктан тұрады: абсорбция және десорбция. Абсорбция үрдісі табақшалы, колонналы типті аппараттар - абсорберлерде жүзеге асырылады. Абсорбция ~20°С температурада және 2-4,5МПа қысымда, ал десорбция 150-160°С-та және төменгі қысымда 0,03- 0,1МПа жүреді. Газдарды гликольдермен құрғату қондырғысының принципиалдық сызбанұсқасы 2.3 - суретте келтірілді.

К-1 - абсорбер; К-2 - десорбер; С-1 мен С-2 сепаратор- тамшыұрғыштар; Е- конденсат жинағыш. Ағындар: I - ылғалды газ; II - құрғатылған газ; III - қаныққан гликоль; IV - регенерацияланған гликоль; V - су конденсаты; VI - көмірсутектер мен су конденсаты.
1.2 - сурет - Газдарды гликольдермен құрғату қондырғысының принципиалдық сызбанұсқасы

Газды абсорбциялық құрғату үрдісінің нәтижелері температура, қысым, гликольдердің концентрациясы, абсорберлердегі табақшалар саны мен олардың пайдалы әсер коэффициенттері (п.ә.к), гликольдің меншікті шығыны, циркуляцияланатын гликоль ертіндісінің мөлшері, гликоль жоғалымы тағы сол сияқты факторларға тәуелді болады.
Гликоль концентрациясы. Гликольдің концентрациясы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым құрғату терең жүреді. Ал гликольдің концентрациясы оны регенерациялау үрдісінің қаншалықты тиімді өтетініне байланысты. Атмосфералық қысымда ДЭГ-ті 96,7%-ға, ТЭГ-ті 98,1%-ға дейін регенерациялауға (регенерация - қайтадан басстапқы қалпына келтіру деген мағана береді) болады. Бұл абсорбенттердің концентрациясын 99 және 99,5%-ға дейін десорбент ертіндісінен су буын вакуум арқылы айдау көмегімен жеткізуге болады.
Құрғату үрдісінің температурасын газды алдын-ала ауа немесе су тоңазытқыштарында суыту арқылы төмендетуге болады. Бірақ температураны, әсіресе қысқы уақытта тоңазытқыштарда гидраттар түзіліп кетпейтін мәнге шейін ғана төмендетуге болады.
Құрғату үрдісінің қысымы. Құрғатуға ұшырылатын газдың қысымы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым онда су буы төмен болады.
Абсорберлердегі табақшалар саны. Табиғи газдарды құрғату қондырғыларының көбінде пайдалы әсер коэффициенті (п.ә.к) - 25-40% құрайтын 4 табақшалы абсорберлер қолданылады. Бұндай абсорберлер сипатамалары жағынан бір теориялық табақшалы абсорберге эквивалентті. Табақшалар санын көбейту арқылы құрғату дәрежесін тереңдетуге болады.
Циркуляцияланатын гликоль ертіндісінің мөлшері. Көптеген өндірістік қондырғылар газдан ажыратылатын 1кг ылғалға 10-35л гликольдің меншікті бүркуі сәйкес мөлшерде жұмыс істейді.
Газды берілген шық нүктесіне дейін құрғатуға қажет регенерацияланған гликоль мөлшерін келесі формуламен есептеуге болады:

G = wx2x1-x2 (3)

мұндағыG - регенрацияланған ертінді мөлшері, кгсағ;
w -газдан ажыратылатын ылғал мөлшері, кгсағ;
x1 - регенерацияланған ертіндідегі гликольдің массалық үлесі; x2 - қаныққан ертіндідегі гликольдің массалық үлесі.
Гликоль жоғалымы. Абсорбенттің бір бөлігі құрғатылған газбен ілесе немесе десорберден су буымен, үрлегіш газдармен шығып кетуі мүмкін. Сол сияқты гликоль көмірсутектермен тағы да басқа қоспалармен ластанса ол абсорберде көп көпіршіктенеді нәтижесінде оның біршама мөлшері жоғалады. Сондықтан құрғатылатын газды абсорбердің алдында сепаратордан (1.2- суретте С-1) өткізеді. Ал абсорбердің ішкі жоғары жағына көпіршікті басатын және құрғалған газға ілескен тамшыларды жібермейтін тамшыұрғыштар қойылады. Сондай-ақ гликольдерге олардың көпіршіктенуін болдырмайтын ингибиторлар қосылады. Осы мақсатта гликольдің жоғалымын 240 г-нан 8г-ға дейін төмендетуге мүмкіндік беретін ингибитор - триоктилфосфат-2 пайдаланылады.

1 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.