Мунайга илеспе газдар

Күкіртсутектің сіңірілу жылдамдығын арттыру үшін, оның МДЭА –мен жанасу уақытын азайту керек, ол үшін тарелкалар санын және абсорбенттің циркуляциядағы жылдамдығын азайту керек. Бұл қоедырғыда МДЭА – ның 20- 30 %-тік суда,ы ерітінісін қолданамыз.

МДЭА абсорбентінің  ерекшелігі: қату температурасының төмендігі,бірақ  судағы ерітіндісі күйінде бірден өседі. МДЭА- ның бу қысымы төмен, сол себепті  абсорбция процесін абсорбентті жоғалтпай –ақ төмен қысымда жүргізуге болады. МЭА- және ДЭА абсорбенттеріне қарағанда МДЭА-ны регенерациялағанда бу шығымы аз болады. МЭА және ДЭА – ға қарағанда МДЭА –ның коррозиялық әсері төмен. Бірақ, МДЭА арқал газды өте терең тазалай алмаймыз, бірақ, тазаланған газдың құрамында қалған H₂S – тің концентрациясы төмен және тазаланған газ МЕСТ- ке сәйкес келеді. 

Бұдан байқайтынымыз, МДЭА – ны құрамында күікртті қосылыстары  аз газдарды тазалауда қолданамыз. МЭА – ға қарағанда МДЭА –  ны қолданған жағдайда бу және электр энергиясының шығымы 20- 30% азаяды.

МДЭА – ның кемшілігі: оның 20 - 50% -тік судағы ерітіндісі күкіртсутекпен қатар – органикалық қышқылды және СО2 – ні де өз бойына сіңіреді. Оның органикалық қышқылдармен реакциясы қайтымсыз. Сондықтан, өңделген МДЭА- да қоспа мөлшері көп болған жағдайда, МДЭА  - ны 120 - 180° жоғары температурада тазарту, яғни сүзу керек.

 

  2.3 Қондырғының технологиялық схемасын сипаттау 

 

 Газды дайындау және күкірт алу цехтары « Жаңажол » кен орны маңындағы  Жаңажол газ өңдеу зауытының технологиялық бөлігі болып табылады. Қазақатан Республикасындағы  Ақтөбемұнайгаз  құрамына кіреді.

Цехтың тазаланбаған газ бойынша өнімділігі – 1400 млн.нм³/жыл, ал тауарлы газ бойынша өнімділігі – 1274 млн.нм³/жыл.

     Газ дайындау  цехы бірнеше қондырғыдан тұрады:

1. Газды күкіртсутектен  тазарту қондырғысы;

2.  Газды кептіру қондырғысы;

3. Жеңіл көмірсутектер алу қондырғысы;

4. Күкірт алу қондырғысы.

    Газды күкіртсутектен тазарту қондырғысың құрамына екі бірдей қондырғы кіреді, әрқайсысының өнімділігі күніне 2,1×10 м³. Бұл қондырғы 2003 жылы іске қосылған. Қондырғыны жобалаған – Сычуань институты. Құрылыс организаторы – Қытай мұнай инженер – құрылыс корпорациясы.     

Жаңажол кен орнының  мұнайға ілеспе газдарын күкірттен  тазалау қондырғысының технологиялық  схемасы 2.3.1- суретте келтірілген.

Мұнайлық шығыны 87500 м³/ сағ болатын тазаланбаған газ алдын ала сепараторлы пласты судан, механикалық қоспалардан, көмірсутекті конденсаттан тазаланып, (1) табақшалы  абсорбердің төмен жағына беріледі. Ал колоннаның бүйірінен (22) насос көмегімен газды қышқыл компоненттерден

тазалау үшін абсорбент ретінде 45:40:15 (масс) қатынасты МДЭА: сульфолан: Н₂О  комплексті ертіндісі беріледі.  

Колоннадағы абсорбция процесі  30 ⁰С  температура мен 4,5 МПа қысымда өтеді. Тазаланған газ абсобциялық колоннаның жоғарғы бөлігінен шығып, келесі (4) абсорбциялық колоннаға беріліп отырады. Ал (4) абсобциялық колонада өтетін процесс (1) абсобциялық колонаға сәйкес өтеді.

Колоннаның  (1) төменгі  бөлігінен шығатын қаныққан комплексті ертінді (23) және (24) жылуалмастырғыштарда  95 ⁰С дейін қыздырылып (3) десорберге бағытталады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Технологиялық есептеулер

3.1 Қондырғының материалдық балансы

Жаңажол кен орнындағы  өнімділігі 2,1 млн м³/тәулігіне болатын, ілеспе газды күкіртсутектен тазалау  қондырғысының материалдық балансы 3.1.1 кестеде келтірілген.

 

Кесте 3.1.1

Аталуы	W , %	м³/тәу	м³/сағ	м³/сек
Түскені: 1.Тазартылатын газ :	100	2100000	87500	24,30
N2	1,8163	38142,3	1589,263	0,44146
О2	0,4541	9536,1	397,338	0,11037
CH4	81,331	1707951	71164,63	19,76
СО2	0,38248	8032,08	334,67	0,09296
C2H6	8,6268	18162,8	7548,45	2,09679
Н2S	1,0487	22022,7	917,625	0,25489
С3Н8	4,2363	88962,3	3706,763	1,02966
iС4Н10	0,62577	13141,17	547,548	0,1521
nС4Н10	0,99157	20822,97	867,624	0,24101
iС5Н12	0,21863	4591,23	191,301	0,05314
nС5Н12	0,21863	4591,23	191,301	0,05314
С6Н14	0,09372	1968,12	82,005	0,02278
С7Н16	0,00021	4,41	0,18375	0,000005
Барлығы	100	2100000	87500	24,30
Алынғаны: 1.Тазартылған газ:	100	1911000	79625	22,11
N2	2,3406	44728,87	1863,70	0,52
О2	0,0305	582.855	24,286	0,0067
CH4	83,55	1596640,5	66526,69	18,48
СО2	0,033	630.63	26,277	0,007299
C2H6	8.5955	164260,01	6844,167	1,90116
H2S	0.0015	28.665	1,194375	0,000332
С3Н8	4,038	77166.18	3215,258	0,893
iС4Н10	0.5052	9654.372	402,2655	0,11174
nС4Н10	0,7208	13774.488	573,937	0,1594
iС5Н12	0,0999	1909.089	79,5454	0,0221
nС5Н12	0,0054	103.194	4,29975	0,00119
С6Н14	0,0079	150.969	6,2904	0,0017
С7Н16	0,0444	848.484	35,3535	0,0098
RSH	0.028	535.08	22,295	0,00619
Барлығы	100	1911000	79625	22,11

 

 

3.2 Негізгі аппарат есебі                                                                     

 

     Жаңажол кен орнындағы өнімділігі 2,1 млн м³/тәулігіне газды күкірттен тазалау қондырғысын жобалау. (абсорбер, бу қыздырғыш)

       Газды  тазалау   дәрежесіне  байланысты қатаң, орташа, жай  тазалау деп  бөледі. Қатаң  тазалауда  газдағы  күкіртсутектің  қалдық  мөлшері 100 м³-те 10 г-нан өз емес, ол жай тазалауда 100 м³-те 2 г –нан көп емес.

     Метилдиэтаноламинды   тазалау  қондырғысын  жобалағанда   келесі  ұсыныстарды  есте  ұстау  керек.

     1. Айналымдағы метилдиэтаноламиннің   ерітіндісі  келесі  талапқа  сай  болу керек.

        а) абсорбердегі 4-5  теориялық тарелкаларда  газды керекті дәрежеде    тазалау;

        б) абсорберден   шығардағы қаныққан ерітіндідегі  қышқыл  газ концентрациясы 1 моль  аминде 0,3 моль-ден көп болмау  керек;

        в)  абсорберден   шығардағы  қаныққан  ерітінді  температурасы 50⁰С –ден   көп  болмау  керек.

        Газды  метилдиэтаноламинді   тазалауға  арналған  абсорберді  есептеу  ретін  қарастырайық.

1. Күкіртазалау  процесінің  негізгі  параметрі –абсорбент  ерітіндісінің  айналымдағы  шығыны – төмендегі  теңдеу  бойынша  есептеледі.

 

                                                  (3.2.1)

 

мұндағы; G_а- айналымдағы абсорбент ерітіндісінің шығыны  кг/сағ.

- газ  шығыны м³/сағ.

- газдағы  қышқылды  компоненттердің  мольдік  үлесі.

- метилдиэтаноламиннің  молекулалық  массасы ;

- метилдиэтаноламиннің  ерітіндідегімассалық  үлесі

- метилдиэтаноламиннің  мольдік  санының  қышқыл газдың  мольдік  саңына  қатынасы.

Егер  метилдиэтаноламиннің  ерітіндісімен  тазалауға  арналған  ұсынысқа  сәйкес  қабылдасақ с=0,3 моль/моль, х=15% мәнге тең болады,  ол  кезде формула былай өрнектеледі.

 

                                        G^/                                                     (3.2.2)

 

2. Сіңірілген  күкіртсутек  көлемін VH₂S (м³/сағ) келесі  формула  бойынша  анықтайды.

 

VH₂S=G^/(у^/ -у^/ )                                             (3.2.3)

мұндағы; у^/₁, у^/₂ – тазаланған газдағы сәйкес  күкіртсутектің  мольдік үлесі.

3. Күкіртсутекті   сіңірген  уақыттағы  бөлінген  жылу  мөлшері Q (кДж/сағ), мына  формуламен  есептеледі.

Q₁= q_H2S V_H2S P_H2S                                (3.2.4)

 

4. Колоннадағы  тазаланған газды  қыздыруға  кететін  жылу  мөлшері   қыздыруға  кететін  жылу  мөлшері  Q₂, келесі  формуламен  есептеледі.

 

Q₂=G₂¹(I₂-I₁)                                              (3.2.5)

 

мұндағы;  І₂, І₁ –абсорберге кірердегі және шығардағы газ энтальпиясы кДж/кг.              

5. Сіңіргіш  ерітіндісінің (абсорбенттің) температурасының  көтерілуі Δt_а(⁰С) мына  қатынаспен анықталады.

 

Δt_а=(Q₁-Q₂) / (GаС_а )                                         (3.2.6)

 

Мұндағы С_а –абсорбенттің меншікті жылусыйымдылығы кДж(кг к)

Егер t_р+ Δt_а≤50⁰С жағдайы  орындалмаса  айналымдағы  ерітінді  шығынын  көбейту керек. (t_р –абсорбердің жоғарысына  берілетін  регенерацияланған  абсорбент  температурасы).

Келтірілген тепе - теңдік бойынша Δt_а шамасын  табуға, содан соң G_а мәнін дәлдеуге  болады:

 

G_а=(Q₁-Q₂) · (Cа Δt_а)                                          (3.2.7)

 

     Есептелуі:

Берілген  мәліметтер. Абсорбердегі қысым р= 4,4 МПа сәйкес газ температурасы t₁ =40⁰С; тазаланған  газ  температурасы t₂ = 45⁰С; метилдиэтаноламин  ерітіндісінің  концентрациясы – 45% (масс)

Регенерацияланған МДЭА  ерітіндісінің  температурасы – 45⁰С, газ шығыны G¹= 87500 м³/сағат, күкіртсутекті  бөлу  тереңдігі  99%. Сәйкес  газдың  массалық  құрамын  есептеу 3.2.1 кестеде келтірілген.

 

Кесте 3.2.1

Сәйкес  газдың  массалық  құрамын  есептеу

Компонент	У	М	М  у	у =М у /м
Н2	0,700	2	1,400	0,179
СН4	0,224	16	3,584	0,458
С2Н6	0,022	30	0,660	0,084
С3Н8	0,016	44	0,704	0,090
С4Н10	0,008	58	0,464	0,059
Н2S	0,030	34	1,02	0,130
Барлығы	1,000	184	7,832	1,000

 

  1. Циркуляциядағы  абсорбент шығыны.

 

                      кг/сағ     (3.2.8)

                      

       Мұндағы  - циркуляциядағы абсорбенттің шығыны, кг/сағ;

  - газдың шығыны, м³/сағ;

 у^/- қышқыл компоненттердің газдағы мольдік көлемі;

  - МДЭА-ның молекулалық массасы (М = 119);

М_r(HOC₂H₄)₂NCH₃=(1+16+12*2+1*4)*2=119  г/моль;

  - МДЭА-ның ерітіндідегі массалық үлесі, % (масс.) (45%);

  с- қышқыл компоненттер молінің МДЭА-ның моліне қатынасы ( = 0,3 моль/моль, =15%).

2. Сіңірілген күкіртсутектің көлемі, (м³/сағ )

 

            = ³/сағ        (3.2.8)

                         

     Мұндағы  - бастапқы және тазаланған газдағыкүкіртсутектің мольдік көлемі.

3. Күкіртсутектің тығыздығы:

 

                            ρ ³                    (3.2.9)

 

  Мұндағы  - күкіртсутектің молекулалық массасы, ( = 34)

М_r(H₂S)=2+32 =34  г/моль

4.Күкіртсутектің сіңірілу  кезінде бөлінген жылу мөлшері,                                  

 

                          (3.2.10)

 

     Мұндағы - күкіртсутек пен МДЭА-ның реакцияласқандағы жылу мөлшері, кДж/кг; - күкіртсутектің тығыздығы, кг/м³.

5. Колоннадағы тазаланған  газды жылытуға керекті  жылу  мөлшері:

 

                     = (3.2.11)

 

   Мұндағы  - газдың абсорберге кірердегі және шығардағы энтальпиясы, кДж/кг; - газдың тығыздығы, кг/м³.

6. Абсорбенттің температурасының  көтерілуі,Δta ( ºC )

 

         Δ ºC                    (3.2.12)

 

Мұндағы - абсорбенттің жылу сыйымдылығы, кДж/(кгК).

Абсорбердің диаметрі.

               

 

                                                          (3.2.13)

 

 

³                      (3.2.14)

 

Мұндағы:  D – абсорбердің диаметрі, м;

        - абсорбенттің тығыздығы, кг\м³;

         - газдың шығыны, кг/м³;

         k – тарелкалардың ара қашықтығы 0,6м болатын абсорберге арналған коэффициенті. k=480;

         k0 – тарелканың өлщеміне байланысты коэффициент, k0 = 0.25;