仪陇天然气净化厂天然气脱硫工程设计论文 - 图文(5)

工程设计论文 T303.15??1.56 Tc194.13P2.2Pr???0.468

Pr4.696Tr?查《天然气利用手册》图4-5,得压缩因子Z?0.998 每小时天然气的处理量为：

n?PV(2200?101.325)?343000??1.6545?104kmol/h?4.5958kmol/s ZRTt0.998?8.314?303.15?24气体吸收过程中非酸性组分假设不被吸收，则其摩尔流量为:

G?n?(1?yH2S?yCO2)?4.5958?0.9738?4.4754kmol/s

3.2.3.2 MDEA的循环量

由于MDEA 对CO2选择性吸收，吸收因子为2～3.5，这里取为3.2。 由 ???HS ?CO222得 ?CO2??HS0.9993??0.3123 ?3.2故脱除的H2S的摩尔分数为：0.02050?0.9993?0.020486 脱除CO2的摩尔分数为：0.00570?0.3123?0.00178 脱除酸气的量为：

4.5958?(0.020486?0.00178)?0.1023kmol/s?368.3882kmol/h

MDEA的酸气负荷由《天然气利用手册》和《天然气加工工程》可查得在0.5以上，在这里取q=0.5kmol酸气/kmolMDEA，同时由《天然气利用手册》查得再生后的MDEA溶液的酸负载为：0.003mol/mol。45%MDEA溶液的摩

3尔浓度为CM?3.882kmol/m3，那么解吸后的再生溶液酸含量x2?0.01165kmol/m。

单位时间内H2S的处理量：

G?y1??s?4.4754?0.02107?0.9993?0.09423kmol/s

胺的循环量：

V?2.9?Q?x?Maq?wa

其中，V—醇胺溶液循环量，m3/min；

- 21 -

工程设计论文 Q—原料气流量，106m3/d; X—酸性气体的摩尔分数； Ma—醇胺化合物相对分子质量； q—酸气负荷，mol/mol;

wa—循环溶液中醇胺的质量分数。 将数据代入上式中可得V=2.9m3/min。

为了保证运行安全和达到处理要求，胺的循环量需留有一定的安全裕度，这里取3.2m3/min。

原料气含量:

y1?0.02050?0.021070.9731

y2?20mg/m3?1.42?10?5

由吸收物料守恒：可得：

G(y1?y2)?L(x1?x2)

x1?1.779kmol/m3

表3-2 物料衡算表

G—原料气惰性组分流量,kmol/s

L—胺循环量，m3/s

4.4754 0.0533 0.02107

y1

y2x1x21.42?10?5

1.779 0.01165 0.9993 0.3123

?H2S?CO

2- 22 -

工程设计论文 3.3 能量衡算

3.3.1 能量衡算原则

工程依据化工设计中关于热量衡算的基本思想和要求，遵循基本规范与实际工艺相结合的原则，进行热量衡算书的编制。其中一个主要依据是能量平衡方程：

【输入系统的能量】=【输出系统的能量】+【系统反应产生的能量】

+【系统与外界交换的能量】+【系统累积的能量】

数学表达式为：

?Qin??Qout??(??HRi)?Qw?其中 Qin——输入物流带入设备热量，kJ/h；

Qout——输出物流带出设备热量，kJ/h； -△HR——反应热效应，kJ/h； Qw——系统与外界交换的能量，kJ/h； Q——系统累计热量，kJ。 对于连续系统：

dQ dt?Qin??Qout??(??HRi)?Qw

在进行全厂热量衡算时，是以单元设备为基本单位，考虑由机械能转换、化学反应释放和单纯的物理变化带来的热量变化。最终对全工艺段进行系统级的热量平衡计算，进而用于指导节能降耗设计工作。

3.3.2 能量衡算任务

（1）确定流程中机械所需的功率，为设备设计和选型提供依据。

（2）确定精馏各单元操作中所需的热量或冷量及传递速率，确定加热剂和冷剂 的用量，为后续换热和公用工程的设计做准备。

（3）最终计算出所需的能量和费用，判定工艺过程的经济性。

3.3.3 能量衡算过程

脱除的CO2和H2S量分别为：

- 23 -

工程设计论文 4.5958?0.0205?0.9993?60?34.076?192.49kg/min4.5958?0.0057?0.3123?60?44.01?15.60kg/min

根据文献数据，取CO2与MDEA的反应热为-1420kJ/kg，H2S与MDEA的反应热为-1050kJ/kg。因而酸性气体与醇胺反应放出的总热量为：

15.60?1420?192.49?1050?224266.5kJ/min

近似认为净化气为甲烷（相对分子质量为16），离开吸收塔净化器温度与贫液进塔温度相同，即为40℃。查基础数据可得：甲烷比热容：1.545kJ/(m3?K)

净化气体带出的热量为：

1.545?305000?0.95381?(40?30)?3121.2kJ/min

24?60由《天然气加工工程》公式：

CP?3.3536?0.00435T

在40℃时45%的MDEA溶液的比热容为：

CP?3.3536?0.00435?40?3.528kJ/(kg?K)

不考虑吸收塔热损失，则MDEA溶液经过吸收塔的温升为：

224266.5?3141.7?19.05K

3.2?1028?3.528富液温度远高于贫液温度，假设不正确，所以在吸收过程中应设置冷凝装置，保证贫富液温度相差不大。

假设富液温度为45℃，冷凝装置的热负荷为：

224266.5?3121.2?13.56?157413.6kJ/min

19.05吸收塔出口富液与再生塔贫液进行二次换热，使富液温度达到65℃，进入闪蒸罐，闪蒸出重烃组分。可由《天然气利用手册》假设经过贫富液第一级换热器使富液温度达到80℃，贫液温度将为90℃，富液进入再生塔进行溶剂再生。

设再生塔塔顶温度为105℃，塔底温度为110℃，再沸器温度118℃，回流比R=2:1。 (1)再沸器热量恒算：

①贫液温升带走的热量。

- 24 -

工程设计论文 Q1?3.2?1028?3.528?(110?85)?290142.7kJ/min

②塔顶酸气热负荷

Q2?(192.49?15.60)?1.403??100-85??4379.30kJ/min

③酸性组分解吸热

Q3?224266.5kJ/min

④回流热

Q4?(192.49?15.60)?4.2?2??85-45??69918.2kJ/min

所以再沸器的热负荷为:

Q沸??Qi=290142.7+4379.30+224266.5+69918.2=588705.6kJ/min

i?14塔顶冷凝器热负荷

Q2?(192.49?15.60)?(4.2?2?1.403)??100-45??112194.8kJ/min

(2)一级换热器热量衡算

热量衡算公式Q?K?A??tm?qm1?cp1??T1?T2?

?tm=?T1?t1???T2?t2?

?T?t?ln11?T2?t2?贫液温度： T1=110℃，T2=90℃ 富液温度： t1=85℃, t2=65℃

?tm=?T1?t1?=?T2?t2?=25℃

采用管壳式换热器，热物流走管程冷物流走壳程，由45%MDEA溶液的粘度公式:

lg???3.6587?1326 T贫液粘度：?1?0.9833mPa?s 富液粘度：?2?1.412mPa?s

- 25 -

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库仪陇天然气净化厂天然气脱硫工程设计论文 - 图文(5)在线全文阅读。