PROIECTAREA TEHNOLOGICĂ A UNEI INSTALAŢII DE ELIMINARE A H2S PRIN ABSORBŢIE ÎN SOLUŢIE APOASĂ DE

DIETANOLAMINĂ

Coordonator: Student:

Şef lucr.dr.ing. Mihaela Neagu Moldoveanu Marian

PROIECT

PURIFICAREA GAZELOR INDUSTRIALE

Universitatea Petrol – Gaze PloiestiFacultatea: Tehnologia Prelucrarii Petrolului si PetrochimiaSpecializarea: Ingineria Protectiei Mediului

PROIECTUL TEHNOLOGIC AL UNEI INSTALAŢII DE ELIMINARE A HIDROGENULUI SULFURAT DINTR-UN FLUX DE ETAN PRIN ABSORBŢIE ÎN SOLUŢIE APOASĂ DE MEA URMATĂ DE FRACŢIONARE

TEMA PROIECTULUI Să se întocmească proiectul tehnologic al unei instalaţii de eliminare a H2S prin absorbţie în

soluţie apoasă de DEA. Date de intrare: Gazul impurificat: metan Debit de alimentare: 285.000 Nm3/zi Concentraţia H2S: intrare: 9% vol. ieşire/grad de absorbţie: 98% Concentraţia soluţiei apoase de DEA: 20% masă Gradul de încărcare al absorbantului sărac: X0 = 0,03 kmol H2S/kmol DEA Parametrii de lucru in coloana de absorbţie: Presiune: 58bar Temperatura de intrare gaz impurificat: 24 ºC Temperatura de intrare absorbant sărac: 29 ºC Parametrii de lucru în coloana de desorbţie: Presiune la vârf: 1,3 bar Presiune la bază: 1,5 bar Temperatura în refierbător: 116 ºC Temperatura refluxului: 60ºC Raţia de reflux: 2:1 Tipul de colonă de absorbţie: talere cu supape Tipul de coloană de desorbţie: talere cu supape Se cere să se determine: Bilanţurile materiale pe cele două coloane Bilanţurile termice pe cele două coloane Înăltimea şi diametrul celor două coloane Necesarul de utilităţi Pierderile de amină şi apă Se va alcătui schema tehnologică şi de automatizare a instalaţiei

1. Proiectarea tehnologica a procesului de absorbtie 1.1 Calculul debitelor si concentratiile fluxurilor 1.2 Determinarea temperaturii din baza coloanei 1.3 Determinarea numarului de talere teoretice din coloana de absorbtie 1.4 Dimensionarea coloanei de absorbtie si calculul pierderilor de amina

2. Proiectarea tehnologică a coloanei de desorbţie 2.1 Calculul debitului de reflux, temperaturii din vârf şi a concentraţiei Yf

2.2 Calculul sarcinii termice pe refierbător, latentei vaporilor din bază, debitului de vapori şi debitului de abur la refierbător 2.3 Determinarea numarului de talere teoretice din coloana de

desorbtie 2.4 Dimensionarea coloanei de desorbţie

2.4.1 Calculul schimbului termic absorbant sărac – absorbant bogat 2.4.2 Determinarea necesarului de apa la racitorul suplimentar

2.5 Schema automatizata a instalaţiei de eliminarea a hidrogenului sulfurat

0 tan 530,13 0.91 482, 418 /T meG G y kmoli h

11 1

1

0.09 0.0989 2 /1 1 0.09

nn n

n

yY Y kmoliH S kmoligpy

1 11 1

1

1

100 (1 )

(1 0.97)0.0989 0.00296 2 /

nn

n

Y Y Y YY

Y kmoliH S kmoligp

0

1100 XX

YYGLn

n

0 81,198 105,14 8537,253 /L kmoli h kg hDEA

Fig. 1.1 Fluxurile şi concentraţiile din coloana

de absorbţie

00.0989 0.00296530,13

0.6 0.03L

CTT nn0

1 30..10 024 16 40nT C

01 0 15...10 29 6 35T T C T C0

0

00

0

11000H2S )(

l

Gl

ps

nppsRR

bn cLTTcGTcLHG

TT

1410,024 1190 49547,25 3,2 30 46998,829 2,24 36 2439,88 C

46998,829 3,2n bT T

X, kmoli H2S /kmol MEA

Y, kmoli H2S /kmol gaz purtator

X0 = 0.03 Y1 = 0.00296

0.1 0.0124

0.2 0.0291

0.3 0.0479

0.4 0.0643

0.5 0.0816

Xn = 0.6 Yn+1 = 0.0989

X, kmoli H2S /kmol MEA

Y, kmoli H2S /kmol gaz purtator

X0 = 0.03 3 *10-5

0.1 5 * 10-4

0.2 6 * 10-4

0.3 10-3

0.4 1,5* 10-3

0.5 10-2

Xn = 0.6 10-1

Tabelul 1.1 Calculul curbei de operare pentru coloana de

absorbţie Tabelul 1.2 Calculul curbei de echilibru

..

Dimensionare: Tipul coloanei: coloana prevazuta cu talere;

Diametrul: 1.29 m

Inaltimea coloanei: 8,5m

Pierderile de absorbant:

c

iii

c

iii

P

xK

xKGL

1

11

1

21,3268 10 0,959 0,0127apay

0,0069910 0,959 0,000040486 0,041483,847 3,2651 (0,0069910 0,959 0,000040486 0,041)p

kmolLh

3816.44ln ln 659 18.3036 96.0346.13

vTapa V

V V

BP A T CC T T

22 46, 283 92,566 / 92,566 18 1666,188 /R

R H S RL R G L kmoli h kg h

22

46.183 0.5 / 92,566

RH S

f fR

GY Y kmoliH S kmoli abur

L

Fig. 2.1 Fluxurile şi concentraţiile din coloana de desorbţie

RT

LTVfBpsB HGhHVTTcLQ RR

R

V

LOS H2S00 )()(0

)1(min ylyll BBB

B

Taa

Tapa

Tv 2215,06 0,998 892(1 0,998) 2212, /4  14B

B

Tv kl J h

46998,829 4 (116 80) 1730, 48 (2675,21 251,12) 1190 1410,024BQ

12640599,2BkJQh

12640599,2 5714,1695714,169 317.4532212,15 18B

kg kmolVh h

12640599, 2 6079,8412753,3 674,2B

kgGh

ei T

apaTabur

BB hH

QG

Tabelul 2.1. Calculul curbei de echilibru pentru coloana de

desorbţie

X, kmoli H2S /kmol MEA

Y, kmoli H2S /kmol abur

X0 = 0,03 2.44∙10-3

0,1 1.89∙10-2

0,2 5,84∙10-2

0,3 1,57∙10-1

0,4 7.3∙10-1

0,5 1.33∙10-0

Xn=0,6 2.49∙100

Figura 2.2 Variaţia debitului de abur de-a lungul coloanei de desorbţie

Figura 2.3 Determinarea numarului de talere teoretice pentru coloana de desorbţie

Tabelul 2.2. Calculul curbei de operare pentru coloana de desorbţie a H2S din

solutie de DEA 20%

X, kmoli H2S

/kmol DEA

kmoli H2S /kmol abur,

Vkmoli /h,

X1=0,0403 YB=2,45∙10-3 317,453

0,1 9∙10-3 2800,2 6,2∙10-2 2400,3 3,6∙10-2 2000,4 6,1∙10-1 1650,5 2,128∙10-1 130

Xn=0,6 Yf=0,5∙10-1 92,138

21 0

0

317, 453 0,00265 0,03 0,040381,198

BB

V kmol H SX Y XL kmol DEA

21 0

0

317,453 0,00265 0,03 0,040381,198

BB

V kmol H SX Y XL kmol DEA

Dimensionarea coloanei: Tipul coloanei: talere cu SUPAPE Diametrul în zona superioară: 0.887 m Diametrul în zona inferioară: 1.18 m Inalţimea coloanei: 20,5 m Calculul schimbului termic:

0 00 0( ) 83( ) ºl l

np f n S p b x xL c T T L c T CT T

Calculul debitului de apa la răcitorul suplimentar:

IE

LOS

Tapa

Tapa

xpOSapa hh

TTcLG

)( 0 32425,785 3,87(80 30) 125087,079 /167,5 117,34apaG kg h

33597,167 3,87(80 43) 32425,785 4,1(116 ) 80ºx xT CT

Schema tehnologică de eliminare a H2S

Figura 2.3 Schema automatizată a instalaţiei de eliminare H2S

Va multumesc!