Влияние основных факторов на процессы абсорбции и десорбции

Основными факторами, влияющими на процесс абсорбции, являются температура, давление, количество теоретических тарелок в абсорбере, удельный расход (кратность циркуляции) абсорбента и скорость газа в абсорбере. Температура и давление процесса определяют константы фазового равновесия извлекаемых компонентов: с понижением температуры и повышением давления константа фазового равновесия уменьшается и, тем самым, увеличивается фактор абсорбции (см. уравнение 6.3).

Температура. С понижением температуры процесс абсорбции протекает эффективнее. Обычно температура процесса составляет 10-30⁰С (при охлаждении газа перед абсорбером до 0-10⁰С). В последние годы широко начали применять низкотемпературную абсорбцию (НТА) при температуре в абсорбере на уровне -20¸-60⁰С и даже до -100⁰С НТА позволяет повысить абсорбционную способность абсорбента, применять более легкие абсорбенты с молекулярной массой 100-140, снизить расход абсорбента и общие затраты на процесс на 25-50% [14]. Из всех факторов, влияющих на абсорбцию, именно понижение температуры наиболее эффективно для процесса.

Температура десорбции устанавливается на основании технико-экономического анализа оптимальных условий разделения извлеченных компонентов и абсорбента и обычно колеблется от 70 до 250⁰С.

Давление. Повышение давления положительно влияет на процесс абсорбции. Обычно давление процесса составляет 3,5-7,0 МПа, при использовании сайклинг-процесса для поддержания пластового давления газа - до 14-16 МПа. Десорбция проводится при пониженном давлении, при этом оно выбирается таким образом, чтобы извлеченные компоненты газа (ректификат десорбера) можно было бы сконденсировать при помощи обычных хладоагентов (воды или воздуха). Обычно давление десорбции составляет 0,7-2,0 МПа.

Количество теоретических тарелок. Опыт эксплуатации абсорберов и анализ их работы показывают, что число теоретических тарелок для процессов абсорбции углеводородных газов не должно быть более десяти, обычно - 6-8 штук [17]. Аналогичное количество теоретических тарелок должно быть и в десорбере. К.п.д. тарелок составляет 0,2-0,5. Количество реальных тарелок в абсорберах и десорберах обычно не превышает 20-40 штук.

Удельный расход (кратность циркуляции) абсорбента. Удельный расход (другое название - кратность циркуляции) абсорбента - это отношение количества тощего (регенерированного) абсорбента, подаваемого на верхнюю тарелку абсорбера, к количеству газа, подаваемого в абсорбер. С повышением удельного расхода абсорбента коэффициент извлечения целевых углеводородов увеличивается, однако при больших удельных расходах коэффициент извлечения увеличивается непропорционально и в некоторых случаях даже незначительно. Поэтому оптимальное значение удельного расхода абсорбента определяется экспериментально с учетом технико-экономических показателей и обычно составляет от 0,5 до 5,0 л/м³ газа.

Скорость газа в абсорбере. При малых скоростях газа в абсорбере из-за недостаточной интенсивности перемешивания на тарелках не достигается равновесия между фазами. При скоростях газа больше определенного значения эффект также мал, так как газ не приходит в достаточно полное соприкосновение с абсорбентом и требуется большее расстояние между тарелками во избежание уноса капель абсорбента с нижележащей на вышележащую тарелку. На основании практических данных оптимальная скорость газа в свободном сечении абсорбера составляет 0,2-0,5 м/с.