Технологический расчёт десорбера аминовой очистки

 

 

где число компонентов в исходном сырье; , содержание ого компонента в жидкой и паровой фазах, образовавшихся при однократном испарении сырья, мольные доли;   – давление в аппарате; содержание ого компонента в сырье, мольные доли; давление насыщенного пара ого компонента, Па.

Давление насыщенных паров  компонентов при температуре ⁰С определены по определенным источником. Ввиду отсутствия надежных данных, давление насыщенных паров химических соединений кислых компонентов приняты равными 0.

Значение мольной доли отгона, которое  удовлетворяет выше приведенные равенства, определено методом постепенного приближения  и равно . Результаты расчетов составов жидкой и паровой фаз сырья, образовавшихся при однократном испарении, даны в таблице 3.

Зависимость между массовой и мольной долями отгона имеет  вид:

 

где массовая доля отгона; мольная (средняя) масса паровой фазы, образовавшейся при однократном испарении.

Расчет средних мольных  масс жидкой и паровой фаз, образовавшихся при однократном испарении сырья  дан в таблице 4, где значения и приведены точно к единице, путем распределения по компонентам невязок +0,000007 и -0,0000406.

Массовая доля отгона равна:

 

Количество паровой и  жидкой фаз, образовавшихся при однократном  испарении сырья:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Расчет мольной  доли отгона сырья при подаче его  в десорбер ⁰С,

№	Компонент	Состав сырья,	i, Па	, Па	, Па	мол.	масс.
1	H2O	0,93162	111795	70118	118265	0,94529	0,55235
2	RNH2	0,04726	5672	6268	116043	0,04887	0,00255
3	H2S	0,01524	1829	7530232	377802	0,00484	0,30380
4	CO2	0,00466	560	27865174	1085255	0,00052	0,11976
5	(RNH3)2CO3	0,00001	2	0	115825	0,00002	0
6	RNH3HCO3	0,00000	0	0	115825	0,00000	0
7	(RNH3)2S	0,00020	25	0	115825	0,00021	0
8	RNH3HS	0,00001	2	0	115825	0,00001	0
9	CH4	0,00076	92	14233158	610997	0,00015	0,01785
10	C2H6	0,00020	25	5658158	312673	0,00008	0,00370
	Σ	1,0000				1,0000	1,0000

 

Таблица 4. Расчет средних мольных масс потоков

№	Компонент	Мольная масса,
1	H2O	18	0,55239	0,94529	9,94	17,0152
2	RNH2	61,1	0,00259	0,04887	0,16	2,9862
3	H2S	34	0,30384	0,00484	10,33	0,1646
4	CO2	44	0,11980	0,00051	5,27	0,0226
5	(RNH3)2CO3	184,2	0	0,00002	0,01	0,0031
6	RNH3HCO3	123,1	0	0,00000	0,00	0,0001
7	(RNH3)2S	156,2	0	0,00021	0,01	0,0331
8	RNH3HS	95,1	0	0,00001	0,00	0,0013
9	CH4	16	0,01789	0,00015	0,29	0,0024
10	C2H6	30	0,00374	0,00008	0,11	0,0023
	Σ		1,0000	1,0000	26,12	20,23

1.4 РАСЧЕТ РАЗЛОЖЕНИЯ  ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ИСПАРИТЕЛЕ

В результате однократного испарения сырья в жидком потоке содержание кислых компонентов уменьшилось (таблица 5). Однако в абсорбере еще много кислых компонентов в растворенном и химически связанном состоянии. Для дальнейшего разложения химических соединений кислых компонентов с абсорбентом его необходимо нагреть до температуры ⁰С, что обеспечивается подогреванием абсорбента в испарителе. Для расчета разложения  химических соединений в испарителе  необходимо принять величину давления в межтрубном пространстве. Принимаем величину давления в испарителе

Расчеты химических разложений в испарителе ⁰С, подобны расчетам разложений химических соединений  в теплообменнике ⁰С, и поэтому их подробности опущены.

Результаты представлены в таблице 5. Сравнение составов абсорбента после однократного испарения (таблица 5) и нагретого до температуры ⁰С (таблица 6) показывают незначительное его изменение.

Объясняется это незначительным содержанием химических соединений в подогреваемом сырье и недостаточным  его нагревом. Известно, что при  температуре выше 125 ⁰С моноэтаноламин разлагается. Поэтому регенерацию водного раствора МЭА при температуре выше 125 ⁰С не проводят. Подогрев абсорбента до температуры 125 ⁰С, как показывают расчеты, которые здесь опущены, не меняет заметно содержания (RNH₃)₂CO₃, RNH₃HCO₃, (RNH₃)₂S, RNH₃HS в абсорбенте. Поэтому в последующих расчетах процесса регенерации используют состав абсорбента, приведенный в таблице 6.

Таблица 5. Расчет состава жидкой и паровой фаз сырья

Компонент			, кг/ч	, кг/ч	кмоль/ч	кмоль/ч
H2O	0,841052	0,380608	120547	2539	6697,0534	141,0602
RNH2	0,147605	0,006066	21156	40	346,2537	0,6623
H2S	0,008134	0,395438	1166	2638	34,2913	77,5889
CO2	0,001119	0,201768	160	1346	3,6466	30,5914
(RNH3)2CO3	0,000152	0,000286	22	2	0,1183	0,0104
RNH3HCO3	0,000004	0,000191	1	1	0,0045	0,0104
(RNH3)2S	0,001635	0,000243	234	2	1,5001	0,0104
RNH3HS	0,000065	0,000148	9	1	0,0987	0,0104
CH4	0,000118	0,010958	17	73	1,0592	4,5690
C2H6	0,000115	0,004293	16	29	0,5486	0,9547
Σ	1,00000	1,0000	143329	6671	7084,6	255,5

 

Таблица 6. Расчет состава  абсорбента при температуре⁰С

№	Компонент	Мольная масса,	Количество		Содержание
1	H2O	18	120546	6697,03	0,84105	0,94520	17,01
2	RNH2	61,1	21177	346,59	0,14775	0,04892	2,99
3	H2S	34	1190	35,01	0,00831	0,00494	0,17
4	CO2	44	162	3,67	0,00113	0,00052	0,02
5	(RNH3)2CO3	184,2	26	0,14	0,00018	0,00002	0,00
6	RNH3HCO3	123,1	0	0,00	0,00000	0,00000	0,00
7	(RNH3)2S	156,2	189	1,21	0,00132	0,00017	0,03
8	RNH3HS	95,1	6	0,06	0,00004	0,00001	0,00
9	CH4	16	17	1,06	0,00012	0,00015	0,00
10	C2H6	30	16	0,55	0,00011	0,00008	0,00
	Σ		143329	7085,3	1,0000	1,0000	20,2

1.5 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС  РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРА МЭА

 

Для составления материального баланса процесса регенерации раствора МЭА необходимо знать количество десорбированных кислых газов и регенерированного водного раствора МЭА.

Принимаем, что химические соединения  (RNH₃)₂CO₃, RNH₃HCO₃, (RNH₃)₂S, RNH₃HS, не разложившиеся после нагревания абсорбента да температуры⁰С, остаются в регенерированном растворе в расчете на один кмоль МЭА (таблица 6).

 

 

 

 

Суммарное количество неразложившихся  углекислых химических соединений в  регенерированном абсорбенте: 

 

 

 

В соответствии с заданием содержание углекислых компонентов  в регенерированном растворе не должно превышать 0,0005 кмоль на кмоль МЭА. При этом остаточное количество диоксида углерода в регенерированном абсорбенте (таблица 6) составит:

 

Количество десорбированного углерода равно:

 

Количество серосодержащих химических соединений в регенерированном растворе в расчете на один кмоль  МЭА составит:

 

 

 

 

Суммарное количество неразложившихся  серосодержащих химических соединений в регенерированном абсорбенте:

 

Количество серосодержащих компонентов в регенерированном растворе не должно превышать 0,005 кмоль на кмоль МЭА. При этом остаточное количество сероводорода в регенерированном абсорбенте составит:

 

 

Количество десорбированного сероводорода равно:

 

Количество испарившейся воды при концентрировании раствора моноэтаноламина найдем по формуле:

 

 

 

где в числителе представлена разность содержания МЭА в жидкости, массовые доли.

Количество воды в регенерированном растворе составляет:

 

Количество десорбированной парогазовой смеси равно:

 

Количество парогазовой  смеси, выводимой из аппарата, рассчитывается по формуле:

 

где Ф – флегмовое число.

В промышленных условиях числовое значение флегмового числа находятся в пределах от 0,4 до 8.

Приняв Ф =  2, получим:

 

 

 

Количество орошения равно:

 

где   количество десорбированной парогазовой смеси без паров моноэтаноламина, кг/ч.

Моноэтаноламин в количестве 40 кг/ч будет возвращен в десорбер вместе с орошением, поэтому:

 

Тогда следует:

 

Количество раствора, выводимого из аппарата равно: