Расчёт аппаратов установки очистки природного и жирного газа от сероводорода и углекислого газа

n- КПД тарелок [%] определяется из графика изображённым ниже:

Рисунок 2 – График для определения КПД тарелок (%): 1-клапанная; 2-колпачковая 3-ситчатая 4-провальная

w*(pп)0,5

0,224*33,30,5 = 1,293

Тогда n%=0,88

Исходя из полученных данных, найдём число тарелок:

Установим в аппарат 14 тарелок.

В аппарате который функционирует в реальных условиях установлено 16 тарелок.

5) Расчёт высоты абсорбера [2;стр. 107]:

Определим высоту тарельчатой части:

HT=(n-1)*h=(14-1)*0,6=7,8 ,м ,где:

n - число тарелок;

h - высота между тарелками.

Расстояние от верхней тарелки до верхнего днища абсорбера зависит от размеров распределительного устройства и от сепарационного пространства.

Примем это расстояние равным Н1= 1,5 метра.

Расстояние от нижней тарелки до днища абсорбера зависит от равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны и определяется по формуле:

Н2=1,5D=1,5*2,2=3,3м.

Для колонн диаметром свыше 1800 мм рекомендуемый диаметр люка 500 мм, расстояние между тарелками в месте установки люка 1000 мм [2;стр. 113].

Установим на абсорбер 3 люка.

Тогда высота тарельчатой части будет равна:

7,8+1,2=9м.

Высота аппарата:

H= Н1+ Н2+HT=1,5+3,3+9=13.8м.

Без учёта высоты опоры(2000мм), расстояния между штуцером питания и тарелкой(1500мм),

В сумме около 18 метров

Высота аппарата функционирующего в реальных условиях 27,5 метра.

 

 

Расчёты проведённые в программе DESIGN II FOR WINDOWS

По заданию преподавателя расчёт производился на мощность установки 90000 м3/ч

Таблица 4 - Состав газа поступающего на очистку в абсорбер А-1

Компоненты		% масс.
02	Кислород	0,25
Н2	Водород	0,44
Н2S	Сероводород	2,3
N2	Азот	10,4
СН4	Метан	23,6
С2Н6	Этан	20,2
С3Н8	Пропан	21,1
и С4Н10	Изобутан	5,2
н С4Н10	н-Бутан	7,1
и С5Н12	Изопентан	2,1
н С5Н12	н-Пентан	1,7
С6 Н14	Н-Гексан	1,6
СзН6	Пропилены	1,1
C4Н8	Бутилены	2,4
С02	Углекислый газ	0,47

 

 

 

Рисунок 3 – Расчет абсорбера А-1

 

 

Данные полученные при расчёте в программе DESIGN II FOR WINDOWS:

Количество теоретических тарелок: 18

Количество практических тарелок: 18/0,88 = 22,7 = 23

Питание подаётся 1 и 23 практические тарелки

Давление в абсорбере:

Верх: 26,0 кг/см2,

Низ:27,0кг/см2.

Температура:

Чистого газа: 48,3oC,

Питающего потока: 38,9oC,

Абсорбента: 45oC,

Насыщенного МДЭА: 38oC.

 

Таблица 5 - Материальный баланс абсорбера А-1

Приход		Расход
Компонент	кг/ч	Компонент	кг/ч
Неочищенный У/В газ	90000	Очищенный У/В газ	88528,6
МДЭА(абсорбент)	30000	Насыщенный МДЭА	31471,2
Всего	120000	Всего	119999,8

 

Таблица 6 - Технологические параметры абсорбера А-1

Приход сырья	кг/ч	90000
Температура сырья	oC	38,9
Выход верхнего продукта	кг/ч	88528,6
Выход нижнего продукта	кг/ч	31471,2
Температура верха колонны	oC	48,3
Температура низа колонны	oC	38,0
Давления верхней части колонны	кг/см2	26,0
Давления нижней части колонны	кг/см2	27,0
Диаметр колонны	м	2,6
Число теоретических тарелок	шт	18

 

 

Таблица 7 - Состав продуктов

Компоненты:		Очищенный газ (% масс.)	Насыщенный МДЭА (% масс.)
O2	Кислород	0,25	1,5*10-4
Н2	Водород	0,45	2,0*10-4
Н2S	Сероводород	0,53	5,1
N2	Азот	10,6	3,3*10-3
СН4	Метан	24,0	1,4*10-2
С2Н6	Этан	20,5	1,2*10-2
С3Н8	Пропан	21,5	8,8*10-3
и С4Н10	Изобутан	5,3	9,9*10-4
н С4Н10	н-Бутан	7,2	2,0*10-3
и С5Н12	Изопентан	2,1	2,5*10-4
н С5Н12	н-Пентан	1,7	2,0*10-4
С6 Н14	Н-Гексан	1,6	2,7*10-4
СзН6	Пропилены	1,1	2,0*10-3
C4Н8	Бутилены	2,4	4,45*10-3
С02	Углекислый газ	0,31	0,46
H2O	Вода	0,33	69,6
МДЭА	Метиддиэтаноамин	2,0*10-4	23,8
МЭА	Метилэтаноламин	1,4*10-4	0,95
Итого:		100	100

 

 

2.3 Расчет десорбера Д-1

1) Расчёт числа теоретических тарелок:

По проекту в десорбер Д-1 планируется установить 14 ситчато-клапанных тарелок. По литературным данным [5.стр. 258] КПД таких тарелок находится в пределах 0,7-0,9. Примем КПД тарелок 0,7 тогда число теоретических тарелок будет равно:

 ЧТТ=14*0,7=9,8

Примем ЧТТ=10.

2) Расчёт скорости газа  и диаметра десорбера:

Диаметр десорбера находят из уравнения расхода [2;стр. 106]:

, где

V0-объёмный расход газа , м3/c.

To=273 [K]

t- средняя температура в десорбере , Co.

Po=0,1 МПа

P-давление газа на выходе из десорбера, МПа.

w- предельная скорость паров в десорбере, м/c.

Предельную скорость паров в десорбере найдём из уравнения [5;стр.256]:

, где

С - коэффициент зависящий от конструкций тарелки и расстояния между тарелками определяется по графику [5;стр.257].

Примем оптимальное значение расстояние между тарелками 0,6 метра [2;стр. 123].

Тогда С=520

ρж- плотность жидкой фазы ,кг/м3.

ρn-плотность газа ,кг/м3.

Определим плотность паровой фазы

 

 

 

Определим плотность жидкой фазы:

, где

Х1,2,n – массовые доли компонентов смеси

 

Тогда предельная скорость паров в абсорбере будет равна:

 , м/с.  

Из ходя из полученных данных определим диаметр абсорбера:

, м.

Приведём полученное значение к нормальным рядам диаметров колонн принятых в нефтеперерабатывающей промышленности:

2,47=2,6

Примем стандартный диаметр тарелки ТКП равным 2,6 метра.

Диаметр аппарата функционирующего в реальных условиях 2 метра.

3) Определение расстояния между тарелками:

Оптимальное значение расстояние между тарелками 0,6 метра было получено из ходя из справочных данных [2;стр. 123]: 

4) Расчёт количества тарелок в десорбере[6;стр322]:

Количество тарелок находят по формуле:

, где

nct- число ступеней изменения концентрации равное число теоретических тарелок, в нашем случае =10 (по рис. 2).

w*(pп)0,5

1,27*1,140,5 = 1,36

Тогда n%=0,85

Исходя из полученных данных, найдём число тарелок:

Установим в аппарат 12 тарелок.

В аппарате который функционирует в реальных условиях установлено 14 тарелок.

5) Расчёт высоты абсорбера [2;стр. 107]:

Определим высоту тарельчатой части:

HT = (n-1)*h=(12-1)*0,6=6,6 ,м. ,где

n - число тарелок; h-высота между тарелками.

Расстояние от верхней тарелки до верхнего днища десорбера зависит от размеров распределительного устройства и от сепарационного пространства.

Примем это расстояние равным Н1= 1,5 метра.

Расстояние от нижней тарелки до днища абсорбера зависит от равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны и определяется по формуле:

Н2=1,5D=1,5*1,4=2,1м.

Для колонн диаметром свыше 1800 мм рекомендуемый диаметр люка 500 мм, расстояние между тарелками в месте установки люка 1000 мм [2;стр. 113].

Установим на абсорбер 3 люка.

Тогда высота тарельчатой части будет равна:

6,6+1,2=7,8 м.

Высота аппарата:

H= Н1+ Н2+HT=1,5+2,1+7,8=11,4 м.

Без учёта высоты опоры(2000мм), расстояния между штуцером питания и тарелкой(1500мм).

В сумме около 15 метров

Высота аппарата функционирующего в реальных условиях 27,5 метра.

 

Расчёты проведённые в программе DESIGN II FOR WINDOWS.

Таблица 8 - Состав газа поступающего на очистку в десорбер Д-2

Компоненты			% масс.
02	Кислород		1,5*10-4
Н2	Водород		2,0*10-4
Н2S	Сероводород		5,1
N2	Азот		3,3*10-3
СН4	Метан		1,4*10-2
С2Н6	Этан		1,2*10-2
С3Н8	Пропан		8,8*10-3
и С4Н10	Изобутан		9,9*10-3
н С4Н10	н-Бутан		2,0*10-3
и С5Н12	Изопентан		2,5*10-4
н С5Н12	н-Пентан		2,0*10-4
С6 Н14	Н-Гексан		2,7*10-4
СзН6	Пропилены		2,0*10-3
C4Н8	Бутилены		4,5*10-3
С02	Углекислый газ		0,46
H2O	Вода	69,6
МДЭА	Метиддиэтаноамин	23,8
МЭА	Метилэтаноламин	0,95