Thiết kế mô phỏng công nghệ sấy khí đồng hành

Download miễn phí Đồ án Thiết kế mô phỏng công nghệ sấy khí đồng hành





 Dòng khí ẩm đi vào máy nén khí, tại đây khí nguyên liệu được nén đến áp suất 10Mpa. Sau khi nén thì nhiệt độ của hỗn hợp khí tăng và hỗn hợp khí được đưa vào thiết bị làm lạnh (6) tại đây hỗn hợp khí được làm lạnh đến nhiệt độ 25 (0C) và sau đó hỗn hợp khí được đưa vào tháp tách(7) tại đây môt phần nươc ngưng tụ được tách ra và hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị này đươc đưa vào tháp hấp thụ (2). Dòng khí ẩm đi từ dưới lên còn dung dịch DEG đi từ trên xuống. Khí khô đi ra ngoài ở đỉnh tháp, dung dịch DEG bão hoà (sau hấp thụ) ra ngoài ở đáy tháp và đi qua thiết bị trao đổi nhiệt (4) sau đó đi vào tháp tách (7) tại đây tách bớt các hydrocacbon khí hoà tan vào dung dịch DEG, khí hydrocacbon thoát ra ở đỉnh còn dung dịch DEG bão hoà đi ra ở đáy tháp và sau đó được bơm (10) đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (4) và đi vào tháp nhả hấp thụ ở đĩa tiếp liệu. Tháp tái sinh dùng dòng khí hydrocacbon khô thổi từ dưới lên để sự nhả hấp thụ xảy ra triệt để hơn và dùng nước tưới hồi lưu ở đĩa trên cùng của tháp nhả hấp thụ để giảm mất mát DEG bay hơi theo dòng khí. Dung dịch DEG sau khi tái sinh được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt (4) hai lần, sau đó đi qua sinh hàn không khí vào bồn chứa DEG (8) (ở bồn chứa 8 lượng DEG sẽ được bổ sung khi cần thiết) và sau đó được bơm (10) đưa lên đĩa phân phối của tháp hấp thụ.

 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


độ, (OC)
hơi + nước đá
hơi + nước
hydrat + nước đá
đường áp suất hơi của propan
hydrat
+
nước
propan
lỏng
+
nước
- Khi To > OoC (32oF): ở bên trái đường cong cân bằng tạo hydrat, hydrat chỉ ở pha rắn. Nhiệt độ tại giao điểm của đường áp suất hơi và đường tạo hydrat là nhiệt độ cực đại tạo hydrat của cấu tử nguyên chất.
Đường cong tạo thành hydrat của hỗn hợp khí cũng có dạng tương tự như trên có nhiều phương pháp khác nhau để xác định điều kiện bắt đầu tạo thành hydrat của hỗn hợp khí như:
Sử dụng hằng số cân bằng rắn - hơi.
Phương pháp trekell - campbell.
Sự tạo thành có thể bịt kín đường ống dẫn, gây khó khăn cho việc vận chuyển khí và ảnh hưởng đến quá trình làm việc của bơm và các thiết bị khác. Để ngăn ngừa sự tạo thành hydrat người ta có thể sử dụng phương pháp ức chế hay các phương pháp sấy khí. Trong phương pháp ức chế người ta đưa chất ức chế vào dòng khí ẩm, chất ức chế sẽ tan trong nước tự do, kết quả làm giảm áp suất hơi và giảm nhiệt độ tạo thành hydrat. Các chất ức chế thường được sử dụng là Metanol và Glycol.
IV. Các phương pháp sấy khí:
Trong công nghiệp chế biến khí, có rất nhiều phương pháp sử dụng để sấy khô khí như: phương pháp ngưng tụ hơi nước ở nhiệt độ thấp, phương pháp hấp thụ và phương pháp hấp phụ...
1. Phương pháp ngưng tụ:
Đây là một phương đơn giản nhất sử dụng để loại nước (hơi nước) ra khỏi hỗn hợp khí. Quá trình thực hiện của phương pháp là làm lạnh khí ẩm đến nhiệt độ cân bằng tối thiểu, hay chọn lọc hơn là làm lạnh hỗn hợp khí đến nhiệt độ dưới nhiệt độ điểm sương. Hơi nước sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi khí dưới dạng những hạt sương. Nhưng trong thực tế có nhiều trường hợp nếu chỉ làm lạnh thôi thì không đủ và khó điều chỉnh quá trình.
Phương pháp này có ưu điểm là: sơ đồ công nghệ đơn giản. Nhưng nhược điểm của phương pháp là đắt tiền, để thực hiện quá trình cần có thiết bị làm lạnh phức tạp, khi làm lạnh hỗn hợp khí ẩm đến nhiệt độ âm, thì tại nhiệt độ đó có một số cấu tử của hỗn hợp khí cũng bị ngưng tụ theo nước làm cho lượng sản phẩm thu hồi ít, dẫn đến mất mát khí trong quá trình sấy là rất lớn. Phương pháp này thường dùng để tách benzin khỏi hỗn hợp khí đồng hành với hiệu quả khá cao và triệt để.
2. Phương pháp hấp phụ:
Các phương pháp hấp phụ cho phép đạt điểm sương theo ẩm trong khoảng 100 á 120oC và sấy sâu khí đến điểm sương rất thấp (- 60 á - 90oC ). Hấp phụ là quá trình tập trung các chất trên bề mặt hay trong không gian của các vi lỗ xốp của vật rắn. Quá trình sấy khô khí bằng các chất hấp phụ dựa vào khả năng của các vật thể rắn với cấu trúc xác định hấp phụ lượng ẩm từ khí ở nhiệt độ tương đối thấp và sau đó tách ẩm khi tăng nhiệt độ. Trong trường hợp đầu tiên xảy ra sự hấp phụ còn sau đó là giải hấp phụ. Sự kết hợp hai quá trình này trong thiết bị
cho phép thực hiện tách ẩm một cách liên tục từ khí. Sự sấy khô khí là một quá trình vật lý và hiệu quả của nó phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.
Các chất hấp phụ - sấy khô có thể chia thành:
- Bôxit là những khoáng thiên nhiên chứa chủ yếu là oxit nhôm Al2O3, oxit nhôm hoạt hoá là bôxit đã làm sạch.
- Những hợp chất cấu tạo từ oxit Silic, ... các dây phân tử là các zeolit. Các đại lượng đặc trưng của các chất hấp phụ dùng để sấy khí tự nhiên và khí đồng hành được đưa trong bảng:
Bảng II.4:
Đại lượng đặc trưng
Silicagel
Oxit nhôm hoạt tính
Bôxit hoạt tính
Zeolit
4A và 5A
Tỷ trọng
(g/cm3)
Tỷ trọng thực
2,1 á 2,2
3,25
3,4
Tỷ trọng xốp
0,61 á 0,72
0,8 á 0,86
0,8 á 0,83
0,69 á 0,72
Tỷ trọng biểu kiến
1,2
1,6
1,6 á 2,0
1,1
Nhiệt dung Kcal/Kg oC
0,22
0,24
0,24
0,2
Hàm lượng nước, % trọng lượng
4,5 á 7
7,0
4 á 6
Thay đổi
Nhiệt độ tái sinh, oC
121 á 232
177 á 315
> 177
150 á 350
Khả năng hấp phụ hơi nước
Kg nước/100 Kg chất hấp phụ
7 á 9
4 á 7
4 á 6
9 á 12
Các chất hấp phụ đều có bề mặt riêng lớn 200 á 800 m2/g. Điểm sương của khí sản phẩm sau công đoạn sấy phụ thuộc vào chất hấp phụ đã chọn và công nghệ đã thiết kế. Khi tính toán thiết kế sơ đồ công nghệ sử dụng giá trị điểm sương có thể đạt được với các chất hấp phụ thường dùng sau:
Bảng II.5:
Chất hấp phụ
Điểm sương của khí sau khi sấy
Silicagel
- 60 oC (- 76 oF)
Oxit nhôm hoạt tính
- 73 oC (- 100 oF)
Zeolit (rây phân tử)
- 90 oC (- 130 oF)
Sơ đồ công nghệ sấy khí bằng phương pháp hấp phụ đơn giản nhất được mô tả trên hình sau:
Trong sơ đồ trên người ta sử dụng 2 tháp hấp phụ có cấu tạo hoàn toàn giống nhau. Một tháp hấp phụ còn tháp kia nhả hấp phụ (để tái sinh chất hấp phụ). Quá trình hấp phụ thực hiện ở nhiệt độ 25 á 40 oC ở áp suất 0,2 á 0,4 MPa. Quá trình khử hấp phụ để tái sinh chất hấp phụ thực hiện ở áp suất khí quyển và nhiệt độ cao tuỳ từng trường hợp vào từng chất hấp phụ. Khi này dòng khí nóng được dẫn qua tháp khử hấp phụ. Dòng khí nóng có chứa hơi nước dẫn theo đường IV sang bộ phận tách nước ngưng tụ sau khi được đưa qua sinh hàn.
Theo yêu cầu đề tài của đồ án chỉ cần sấy khí đến tođsương = - 15oC nên không cần dùng đến phương pháp hấp phụ vì giá thành chi phí cho quá trình và chất hấp phụ cao.
3. Phương pháp hấp thụ:
Quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ ở nhiệt độ thường vì đây là quá trình tách hơi nước khỏi hỗn hợp khí ẩm nên không dùng ở nhiệt độ thấp vì ở nhiệt độ thấp (âm) thì các dung môi hấp thụ sẽ bị đông đặc và một số cấu tử khí cũng bị ngưng tụ làm cho quá trình tiến hành rất khó khăn.
Phương pháp hấp thụ dùng dung môi hấp thụ (lỏng) loại nước ra khỏi hỗn hợp khí hấp thụ hoà tan nước vào dung môi, các dung môi hấp thụ thường dùng là dung dịch H2SO4, HCl, các dung dịch glycol. Nhưng với dung dịch H2SO4, HCl thì không dùng trong công nghiệp vì chúng sẽ gây ăn mòn thiết bị nên trong công nghiệp sấy khí thường dùng các dung dịch glycol.
Phương pháp hấp thụ để sấy khí có sơ đồ thiết bị đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ vận hành, quá trình liên tục nên có thể tự động hoá, giá thành thiết bị thấp, ít tiêu hao tác nhân sấy khí, các chất hấp thụ dễ chế tạo. Các loại rượu hai chức này tan hoàn toàn trong nước với bất kỳ tỷ lệ nào, các dung dịch này không ăn mòn, cho phép dùng kim loại rẻ tiền để chế tạo thiết bị. Một tính chất quan trọng của các glycol là khả năng làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch nước.(phụ lục - hình 4)
Tính chất này cho phép có thể dùng dung dịch nước của các glycol làm chất hấp thụ nước ở nhiệt độ âm. Vì thế mà quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ là phù hợp đối với đề tài của đồ án.
Đề tài tính toán thiết kế quá trình sấy khô khí đồng hành bằng phương pháp hấp thụ sử dụng trietylen glycol.
4. Cơ sở lý thuyết của công nghệ sấy khí đồng hành bằng phương pháp hấp thụ:
Hấp thụ và nhả hấp thụ là 2 quá trình chuyển khối cơ bản được sử dụng trong quá trình tách khí đồng hành, cũng như trong quá trình sấy khí.
Bản chất vật lý của quá trình là sự hình thành cân bằng giữa 2 pha khí - lỏng do sự khuếch tán của hơi nước từ pha nọ sang pha kia. Động lực của quá trình khuếch tán là sự chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong khí và trong chất hấp thụ. Nếu ngược lại sẽ xảy ra quá trình nhả hấp thụ.
ở mỗi giá trị nhiệt độ tương ứng với áp suất xác định, khí thiên nhiên bão hoà hơi nước có khả năng tạo các hydrat như: CH4 .5,9 H2O, C2H6 .8,2 H2O, C3H8.17H2O, iso - C4H10 .17 H2O, H2S .6,1 H2O, CO2. 6 H2O, N2. 6 H2O. Các hydrocacbon nặng hơn C4 khó có khả năng tạo hydrat.
Quá trình hydrat hoá chỉ xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp khí lớn hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat. Như vậy bằng cách làm giảm hàm lượng ẩm trong khí sao cho áp suất riêng phần của hơi nước trở nên nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của hydrat thì ta ngăn chặn được sự tạo thành hydrat trong khí thiên nhiên. Đó là bản chất của quá trình sấy khí.
Trong thành phần của khí đồng hành ngoài các cấu tử chính là các hydrocacbon no còn có một lượng đáng kể các tạp chất có tính axit như CO2, H2S và các hợp chất chứa lưu huỳnh như COS, CS2, RSH,... gây độc hại cho người sử dụng, ô nhiễm môi trường, ngộ độc xúc tác và gây ăn mòn thiết bị vận chuyển... Để loại bỏ đồng thời các tạp chất này cùng với nước người ta đã sử dụng phương
pháp hấp thụ với dung môi hấp thụ là hỗn hợp etanol amin với etylen glycol. Việc làm sạch tổ hợp như vậy đồng thời làm khan hoá nguyên liệu và giảm lượng hơi nước cần thiết để tái sinh dung môi.
Các phản ứng:
2 HOCH2CH2NH2 +CO2 + H2O (HOCH2CH2NH3)2CO3
2 HOCH2CH2NH2 + H2S (HOCH2CH2NH3)2CO3
Hình 5: Sơ đồ làm sạch khí bằng dung dịch MEA và etylen glycol.
(phụ lục – hình 5 )
Quá trình làm sạch được thực hiện trong tháp hấp thụ và các thiết bị phụ trợ. Tháp hấp thụ và khử hấp thụ cũng có cấu tạo như tháp sấy khí bằng glycol. Khí được dẫn vào từ phần dưới của tháp, dòng khí chuyển động từ dưới lên còn dung dịch làm sạch gồm MEA và EG được tưới ngược chiều từ trên xuống. Khí đã được làm sạch được dẫn ra ở đỉnh tháp còn dung dịch đã hấp thụ H2S, CO2 được tháo ra ở đáy tháp. Dung dịch này được dẫn qua bộ phận trao đổi nhiệt đốt nóng bằng hơi nước và đưa vào giữa tháp khử hấp thụ, H2S và CO2 thoát ra ở đỉnh tháp ...

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©