Абсорбционные колонны

На НПЗ и НХЗ абсорбция применяется в блоках газоразделения для выделения целевых компонентов из смеси углеводородов. Эф­фективность абсорбции зависит от температуры и давления, при которых проводится процесс, свойств газа и абсорбента, скорости движения абсорбируемого газа, количества подаваемого абсорбен­та. Повышение давления или уменьшение температуры в абсорбере способствуют лучшему извлечению компонентов. Однако посколь­ку работа при повышенных давлениях и пониженных температурах связана с дополнительными эксплуатационными затратами, выбор параметров должен определяться на базе технико-экономических расчетов. Абсорбционное извлечение углеводородов из смесей с большим и средним количеством извлекаемых компонентов про­водится при давлении не выше 1,6 МПа. Если газ поступает на переработку с более высоким давлением, то абсорбция проводится при этом давлении.

Температура абсорбции зависит от заданной глубины извлече­ния компонентов. Чем выше глубина извлечения легких компонен­тов, тем более выгодно применять низкие температуры. Узел абсор­бции состоит из собственно абсорбера, в котором происходит про­цесс поглощения компонентов абсорбентом, и десорбера, в кото­ром из насыщенного абсорбента удаляются (отпариваются) извле­ченные компоненты. В целях повышения эффективности извлече­ния целевых компонентов разработан ряд комбинированных схем, включающих абсорберы с отпарной секцией, абсорбционно-отпар-ные колонны (фракционирующие абсорберы), двухступенчатые абсорберы и т. п.

При технологическом расчете процесса абсорбции используют­ся различные приближенные методы, из числа которых наибольшее распространение получил метод Кремсера. Установлено, что этот метод позволяет получить наиболее близкие к реальным составы продуктов.

Задачей технологического расчета абсорбции является опреде­ление необходимого числа тарелок или расхода абсорбента, а исход­ными данными для расчета служат состав разделяемого газа, требу­емая степень извлечения ключевого компонента, параметры про­цесса. За ключевой компонент принимается тот, для извлечения которого необходим наибольший расход абсорбента или наиболь­шее число теоретических тарелок. Последовательность расчета для случая, когда заданы степени извлечения ключевого компонента и число теоретических тарелок, приводится ниже.

1. Зная температуру исходного газа (/"_исх) и тощего абсорбента, задаются температурой сухого газа, которая в общем случае на 2— 3 °С (абсорбция газов средней жирности) или на 4—8 °С (абсорбция жирных газов) выше температуры тощего абсорбента.

2. Находят среднюю эффективную температуру абсорбции, представляющую собой среднее арифметическое температур исход­ного и сухого газов.

3. Зная число теоретических тарелок N и степень извлечения ключевого компонента ср_к, по графику, приведенному на рис. 25, находят фактор абсорбции ключевого компонента А. Факторы аб­сорбции остальных компонентов (Л,) определяют по уравнению

где к_к, kj — константы равновесия ключевого и остальных компонентов при средней эффективной температуре абсорбции соответственно.

4. По графику, приведенному на рис. 25, определяют степень извлечения прочих компонентов

Рис. 25. График для определения фактора абсорбции:

N — число теоретических тарелок; <р — степень извлечения компонентов; А — фактор абсорбции

5. По выражению

находят расходы отдельных ком­понентов в сухом газе и, просуммировав их, получают общую вели­чину расхода сухого газа V_x.

6. Находят количества отдельных компонентов G_h перешедших из исходного газа в насыщенный абсорбент.

7. По выражению

находят расход тощего абсорбен­та, причем фактор абсорбции и константа равновесия берутся по ключевому компоненту.

8. Рассчитывают теплоту абсорбции каждого из компонентов:

и общую теплоту абсорбции

где — теплоты испарения компонентов.

9. Определяют температуру нагрева абсорбента At.

где с — удельная теплоемкость тощего абсорбента.

10. Находят температуру насыщенного абсорбента t_нас:

11. По уравнению теплового баланса абсорбера определяют тем­пературу сухого газа и среднюю эффективную температуру абсорб­ции. Если средняя эффективная температура окажется равной или близкой к той, которой задались в начале расчета, то расчет счита­ется законченным. В противном случае расчет повторяют, задава­ясь новыми значениями температур сухого газа.