Proiectul Tehnologic al unei Instalații de Eliminare a Hidrogenului Sulfurat prin Absorbție în Soluție Apoasă de Mea

Să se întocmească proiectul tehnologic al unei instalaţii de eliminare a H2S prin absorbţie în soluţie apoasă de MEA.

Date de intrare:

Gazul impurificat: metan

Debit de alimentare: 175.000 Nm3/zi

Concentraţia H2S: intrare: 6% vol.

ieşire/grad de absorbţie: 98%

Concentraţia soluţiei apoase de MEA: 15% masa

Gradul de încărcare al absorbantului sărac: x0=0,05 kmol H2S/kmol MEA

Parametrii de lucru in coloana de absorbţie:

Presiune: 6 bar

Temperatura de intrare gaz impurificat: 25 ºC

Temperatura de intrare absorbant sărac: 30 ºC

Parametrii de lucru în coloana de desorbţie:

Presiune la vârf: 1,2 bar

Presiune la bază: 1,6 bar

Temperatura în refierbător: 115 ºC

Temperatura refluxului: 60ºC

Ratia de reflux: 3:1

Tipul de colonă de absorbţie: umplutură

Tipul de coloană de desorbţie: umplutură

Se cere să se determine:

• Bilanţurile materiale pe cele două coloane

• Numărul de talere teoretice din cele două coloane

• Diametrul şi înăltimea celor două coloane

• Necesarul de utilităţi

• Pierderile de amină şi apă

Se va alcătui schema tehnologică şi de automatizare a instalaţiei

Generalitati:

Proiectarea tehnolohica a instalatiilor de eliminare a hidrogenului sulfurat sau dioxidului de carbon din fluxuri de gaze prin absortie in solutii apoase de monoetilenamina (MEA) sau dietanolamina (DEA).

Schema tehnologica a instalatiei clasice de eliminare a gazelor acide:

Schema tehnologica a procedeului clasic Girbotol.

Proiectarea tehnologica se refera la determinarea numarului de talere teoretice necesare absortiei si respectiv desorbtiei hidrogenului sulfurat sau dioxidului de carbon, ca calculul diametrelor si inaltimilor coloanelor 1 si 4 din figura. In final se estimeaza necesarul de agenti termici pentru aparatele de schimb de caldura din instalatie

1. PROIECTAREA TEHNOLOGICĂ A COLOANEI DE ABSORBŢIE

Proiectarea tehnologică a unei astfel de coloane constă în stabilirea necesarului de echilibre, a diametrului şi înălţimii.

1.1 Calculul debitelor şi concentraţiilor în coloana de absorbţie

Operaţia de absorbţie are rolul de elimina din fluxul de etan impurificat, hidrogenul sulfurat folosind ca absorbant soluţie apoasă de MEA 15% masa.

Fluxurile din coloana de absorbţie şi concentraţiile lor sunt cele prezentate în figura 1:

Figura 1. Fluxurile şi concentraţiile lor în coloana de absorbţie

În figura 1 semnificaţia simbolurilor este:

G0 - debitul de gaz purtător (etan), kmoli/h;

L0 - debitul de absorbant (MEA), kmoli/h;

Yn+1, Y1 – concentraţiile solutului (H2S) în etan, kmoli solut/kmol gaz purtător la intrarea/ieşirea din coloană;

Xo, Xn - concentraţia solutului (H2S) în absorbant, kmoli solut/kmol absorbant la intrarea/ieşirea din coloană.

Tn+1, T1 - temperatura fluxului de etan la intrarea/ieşirea din coloană;

T0, Tn – temperatura fluxului de absorbant la intrarea/ieşirea din coloană

Din datele de intrare se calculează debitul molar G0 şi concentraţiile Yn+1, Y1.

Concentraţia Xn se alege astfel încât la determinarea numărului de talere teoretice prin metoda grafică să rezulte un număr rezonabil de talere (2-3 talere).

Debitul molar L0 se calculează prin bilanţ material în jurul coloanei de absorbţie (contur I ) din figura 1.

În continuare se calculează debitele parţiale ale componenţilor în fiecare flux la intrarea şi ieşirea din coloană şi concentraţiile componenţilor în fracţii molare.