|
|
|
Главная --> Справочник терминов Насыщения адсорбента Процессы физической абсорбции характеризуются высокой степенью насыщения абсорбента кислыми газами и соответственно низкими скоростями циркуляции поглотителя и низкими энергозатратами, небольшими размерами оборудования. На промышленных установках осушить газ до равновесной точки росы невозможно, так как он контактирует с гликолем расчетной концентрации только на одной верхней тарелке, а на остальных тарелках газ контактирует с более разбавленным раствором гликоля (разбавление происходит в результате насыщения абсорбента водой). Поэтому на технологических установках фактическая точка росы осушенного газа на 5—11 °С выше равновесной [12]. При этом осушка газа гликолями производится обычно до точки росы не ниже —25—30 °С; для более глубокой'осушки необходимы растворы с высокой концентрацией гликоля, что_'сопряжено с определенными трудностями (использование таких осушителей приводит к увеличению потерь гликолей с осушенным газом). Для получения на установках осушки высококонцентрированных гликолей регенерацию осушителей необходимо проводить в присутствии Для изучения эффективности процесса абсорбции при различном съеме тепла по высоте аппарата были выполнены расчетные исследования по оптимизации профиля теплосъема [100 ]. При этом исходили из того, что на установках с адиабатическим режимом работы абсорбера затраты холода складываются из затрат на охлаждение сырого газа (Qj), тощего абсорбента (Q2) и на поддержание заданной температуры в узле предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами (qn). Кроме того, было принято, что величины Qx и Q2 являются входными параметрами схемы, a qn определяется заданным коэффициентом извлечения ключевого компонента. Схема узла абсорбции приведена на рис. III.56. Число теоретических тарелок в абсорбере принято равным восьми (восьмая тарелка моделирует узел предварительного насыщения абсорбента). Давление в колонне 3,5 МПа. Температуру сырого газа принимали равной температуре в узле предварительного насыщения абсорбента. ретической тарелке (рис. III.57); при t = —23 °С, L — 75 м3/ч и ф = 92% — на двух теоретических тарелках (рис. III.58). При других параметрах для достижения оптимального режима съем тепла необходимо осуществлять почти на всех тарелках (рис. III.59). В рассмотренных вариантах профиль съема тепла существенно изменяется, а характер температурного профиля остается практически неизменным. При этом температурный профиль формируется таким образом, что исключается необходимость предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами. мостей положены расчетные данные, полученные для следующих условий. Состав сырья (в % мол.): метана 23; этана 20,28; пропана 19; бутанов 8,89; пентанов 4,15; гексанов 1,38; абсорбента 23,3 (молекулярная масса абсорбента 143); температура сырья на входе в АОК 30 °С; число теоретических тарелок принято равным 20 (по 10 тарелок в каждой секции); <р = 85%, а = 3%. Из графиков следует, что снижение температуры в узле предварительного насыщения абсорбента-с7 до —20 °С приводит к уменьшению расхода тощего абсорбента (L) на 75%, тепловой нагрузки (Q) на 35%, ^тах и Утах на 20%. При этом температура низа колонны уменьшилась на 17 °С (количество сырья принято равным 2000 моль/ч). Узел десорбции. Основным элементом этого модуля является десорбер — колонный тарельчатый аппарат, предназначенный для извлечения целевых углеводородов из насыщенного абсорбента и восстановления его поглотительной способности с целью повторного использования в системе (при наличии замкнутого контура «абсорбер — десорбер»). Из уравнения (111.17) следует, что при заданных технологических параметрах самая высокая эффективность процесса абсорбции достигается при Х0 = 0, т. е. при полном отсутствии в регенерированном абсорбенте извлекаемых из газа компонентов. Степень влияния их зависит от ряда факторов. Однако, не рассматривая детально этот вопрос, можно отметить, что от качества работы десорбера существенно зависит эффективность абсорбционного процесса разделения газов. При увеличении Регенерированный легкий абсорбент выводят с низа десорбера 18, часть этого абсорбента нагревают в печи 19 и возвращают в низ десорбера, а соответствующее балансовое количество направляют после рекуперативных теплообменников 15, 14, 13, 2 и 8 в узел предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами. При этом для АОК абсорбент насыщают в одну степень в результате контакта'с сухим газом абсорбционно-отпарной колонны, а для абсорбера з две ступени — в первой за счет контакта регенерированного абсорбента с сухим газом АОК (при давлении 3 МПа) и во второй ступени за счет контакта абсорбента На промышленных установках осушить газ до равновесной точки росы невозможно, так как он контактирует с гликолем расчетной концентрации только на одной верхней тарелке, а на остальных тарелках газ контактирует с более разбавленным раствором гликоля (разбавление происходит в результате насыщения абсорбента водой). Поэтому на технологических установках фактическая точка росы осушенного газа на 5—11 °С выше равновесной [12]. При этом осушка газа гликолями производится обычно до точки росы не ниже —25—30 °С; для более глубокой осушки необходимы растворы с высокой концентрацией гликоля, что сопряжено с определенными трудностями (использование таких осушителей приводит к увеличению потерь гликолеи с осушенным газом). Для получения на установках осушки высококонцентрированных гликолей регенерацию осушителей необходимо проводить в присутствии Для изучения эффективности процесса абсорбции при различном съеме тепла по высоте аппарата были выполнены расчетные исследования по оптимизации профиля теплосъема [100 ]. При этом исходили из того, что на установках с адиабатическим режимом работы абсорбера затраты холода складываются из затрат на охлаждение сырого газа (Qj), тощего абсорбента (Q2) и на поддержание заданной температуры в узле предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами (qn). Кроме того, было принято, что величины Qx и Q2 являются входными параметрами схемы, a qn определяется заданным коэффициентом извлечения ключевого компонента. Схема узла абсорбции приведена на рис. III.56. Число теоретических тарелок в абсорбере принято равным восьми (восьмая тарелка моделирует узел предварительного насыщения абсорбента). Давление в колонне 3,5 МПа. Температуру сырого газа принимали равной температуре в узле предварительного насыщения абсорбента. ретической тарелке (рис. III.57); при t = —23 °С, L = 75 м3/ч и ф = 92% — на двух теоретических тарелках (рис. III.58). При других параметрах для достижения оптимального режима съем тепла необходимо осуществлять почти на всех тарелках (рис. III.59). В рассмотренных вариантах профиль съема тепла существенно изменяется, а характер температурного профиля остается практически неизменным. При этом температурный профиль формируется таким образом, что исключается необходимость предварительного насыщения абсорбента легкими углеводородами. После насыщения адсорбента .первый по ходу СГ адсорбер переводится, в режим, десорбции, а второй — в цикл адсорбции. Цикл работы адсорберов включает этапы адсорбции, регенерации и охлаждения. После насыщения адсорбента осуществляется переход на стадию регенерации. Для регенерации используют нагретый природный газ, который перед выводом из установки охлаждается. Отсепарированная жидкость подается на установку стабилизации конденсата. бик бесцветного адсорбента видно, как по мере насыщения адсорбента После насыщения адсорбента первый по ходу СГ адсорбер переводится в режим десорбции, а второй — в цикл адсорбции. Цикл работы адсорберов включает этапы адсорбции, регенерации и охлаждения. После насыщения адсорбента осуществляется переход на стадию регенерации. Для регенерации используют нагретый природный газ, который перед выводом из установки охлаждается. Отсепарированная жидкость подается на установку стабилизации конденсата. Выведены [28] уравнения для расчета доли начального содержания адсорбируемого компонента в потоке жидкости, выходящей из слоя адсорбента, а также уравнения для расчета степени насыщения адсорбента в любой момент времени и в любой точке слоя адсорбента. Так как эти уравнения слишком громоздки для применения в проектировании, авторы представили их [28] в виде диаграмм, пригодных для расчета в частном случае (изотермический режим адсорбции, линейная форма равновесной кривой, практически полное отсутствие адсорбируемого компонента в пустотах слоя, скорость процесса определяется газовой пленкой). Эти диаграммы опубликованы в ряде учебников и руководств [6, 29—31]. Если газ, содержащий пары воды, пропускать через слой регенерированного адсорбента, то вода адсорбируется сначала у входного участка слоя; при дальнейшем прохождении газа через остальную высоту слоя достигается лишь незначительная дополнительная осушка. По мере насыщения адсорбента у входной зоны водой при неизменных условиях работы зона активной адсорбции воды постепенно перемещается через всю высоту слоя. Когда этот фронт активной адсорбции достигнет выходного конца аппарата, содержание воды в осушенном газе внезапно повышается, что сигнализирует о «проскоке влаги» при данных условиях процесса. Размеры адсорберов. Требуемый объем адсорбента можно приближенно вычислить, исходя из принятой расчетной адсорбционной емкости и насыпного веса адсорбента, а также заданной продолжительности цикла. Разработан более точный метод расчета [18] для адсорберов, работающих в изотермическом режиме. При этом методе используются уравнения, определяющие зависимость остаточного содержания воды в газе (или степени насыщения адсорбента в любой точке адсорбера) от высоты единичной ступени массообмена (для газовой пленки), наклона равновесной линии, скорости газа и высоты слоя адсорбента. Выведено также уравнение для зависимости высоты единичной ступени массообмена (общего) при адсорбции водяного пара силикагелем от числа Рейнольдса и удельной поверхности адсорбента. Детальное рассмотрение этого метода, подробно излагаемого в курсах химической технологии [19, 20], выходит из рамок данной книги. При данном общем расходе газа и объеме слоя адсорбента эффективность адсорбции возрастает с увеличением высоты слоя, так как в этом случае можно повысить как среднюю степень насыщения адсорбента, так и степень осушки газа. Однако эти преимущества достигаются за счет увеличения гидравлического сопротивления, так как при большой высоте слоя приходится проводить осушку с увеличенной скоростью газа. Если необходимо достигнуть весьма высокой эффективности и полноты регенерации растворителя, целесообразно применить последовательное 'соединение адсорберов. Обычно при таких схемах устанавливают четыре •адсорбера. В любой момент цикла один из четырех адсорберов выключен для регенерации адсорбента, а остальные три работают на очистке воздуха. Из них два включены параллельно для раздельной очистки двух потоков воздуха, а третий включен последовательно после наиболее близкого к насыщению адсорбера. Такая схема позволяет использовать каждый адсорбер до фактического проскока некоторого количества паров растворителя и достигнуть более высокой степени насыщения адсорбента растворителем, чем было бы возможно, если бы каждый адсорбер выключали на регенерацию заблаговременно до проскока растворителя в очищенном воздухе. •Схема с последовательным включением адсорберов позволяет достигнуть полноты регенерации 99,7—99,8% содержания растворителя в поступающем воздухе. Регенерация молекулярных сит осуществляется за счет сброса давления после полного насыщения адсорбента. Газы, получающиеся при десорбции собираются в емкостях продувочного газа и далее направляются в конверсионную печь в качестве топлива. Уравнение Бедекера — Фрейндлиха представляет собой уравнение параболы и описывает адсорбцию низкомолекулярных веществ в области концентраций до насыщения адсорбента. Константы этого уравнения могут быть легко определены путем построения зависимости  Нейтрализуют бикарбонатом Нейтрализуют разбавленным Наблюдается характерное Небольшие колебания Небольших концентраций Небольшими добавками Небольшими кусочками Небольшим количествам Небольшой кристаллик |
- |
Навигация