Справочные примеры 9

Осушка газа с помощью ТЭГ

Описание процесса

Этиленгликоли, в частности, триэтиленгликоль (ТЭГ), применяются для глубокой осушки газовых потоков (арктические условия, криогенные процессы).

В данном примере с помощью ХАЙСИС моделируется типичная схема осушки ТЭГом и регенерация последнего. Поток влажного газа поступает в абсорбер, где он контактирует со свежим раствором ТЭГ и осушается до содержания воды не более 1% мас. Абсорбер имеет 14 теоретических тарелок. Обводненный ТЭГ из абсорбера нагревается до 105 С горячим потоком раствора ТЭГ из регенератора и подается в отпарную колонну на регенерацию. Регенератор представляет собой колонну с тремя теоретическими тарелками, включая дефлегматор и кипятильник. Регенерированный поток ТЭГ (99% мас.) охлаждается и вновь подается на верхнюю тарелку абсорбционной колонны.

Поскольку рассматриваемая схема содержит рецикл (регенерированный ТЭГ возвращается в абсорбер), необходимо до начала расчета задать параметры рециркулирующего потока (Свежий ТЭГ), которые затем будут пересчитаны системой.

Приведенный ниже состав природного газа указан без учета воды. Для того, чтобы получить влажный (насыщенный) газ, смешаем потоки Сырье и Вода, отделим свободную воду и направим в абсорбер поток влажного газа.

10 Справочные примеры

Абсорбер

Регенератор

Начало расчета

Для расчета мы используем уравнение состояния Пенга-Робинсона и систему единиц SI. Состав и условия потоков природного газа и свежего ТЭГ(начальное приближение) приведены в таблицах.

Имя	Сырье
Температура (С)	30.0
Давление (кг/см2)	63.0
Мольный расход (кмоль/час)	500.0
N2, мольные доли	0.0010
CO2, мольные доли	0.0284
H2S, мольные доли	0.0155
Метан, мольные доли	0.8989
Этан, мольные доли	0.0310
Пропан, мольные доли	0.0148
Изобутан, мольные доли	0.0059
Бутан, мольные доли	0.0030
Изопентан, мольные доли	0.0010
Пентан, мольные доли	0.0005

	Имя			Вода
	Температура (С)			30.0
	Давление (кг/см2)			63.0
	Мольный рсход (кмоль/час)			0.5
	Н2О, массовые доли			1.0
	СМЕСИТЕЛЬ - Сатуратор
	Закладка,	Поле	Значение
	Страница
	Данные,	Вход	Сырье
	Соединени		Вода

яВыход Газ+Н2О

Данные,	Давления	Равно во всех
Параметры	потоков	потоках

Установите Сатуратор - операция смеситель. Расход воды можно задать в широком диапазоне, важно, чтобы доля пара в смешанном потоке была меньше 1. В этом случае газ, покидающий сепаратор, будет насыщен водой.

Затем установите Скрубер - операция сепаратор.

СЕПАРАТОР - Скрубер

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Данные, Соединения	Питание	Газ + H2O
		Пар	Газ в абсорбер
		Жидкость	Уходящая вода
	Данные, Параметры	∆ P	0

Добавьте новый поток – Свежий ТЭГ.

Имя	Свежий ТЭГ
Температура (С)	50.0000
Давление (кг/см2)	63.0000
Станд.расход ид.жидк.	0.5000
(м3/час)
ТЭГ, массовые доли	0.9900
Н2О, массовые доли	0.0100

Чтобы установить абсорбер К-100, нажмите соответствующею

кнопку в кассе объектов. Абсорбер содержит 14 теоретических тарелок. КПД тарелок со 2 по 13 принят равным 0.5. Для первой и последней тарелки КПД принимается равным 1.0, поскольку продукты должны отбираться с равновесных тарелок.

Справочные примеры 11

КОЛОННА - К-100

	Закладка,		Поле		Значение
	Страница
	Соединения		Число тарелок		14
			Питание (тарелка)		Свежий ТЭГ (1)
			Пар сверху		Газ в абсорбер (14)
					Сухой газ
			Кубовая жидкость		Обводненный ТЭГ
	Давление		1 тарелка		63.00 кг/см2
			14 тарелка		63.00 кг/см2
	Параметры, КПД		Тарелки 1,14		1.0
			Тарелки 1-13		0.5

Чтобы провести расчет колонны нажмите кнопку Пуск. Поток обводненного ТЭГ проходит через дроссель.

КЛАПАН - Дроссель

	Поле	Значение
	Вход	Обводненный ТЭГ
	Выход	ТЭГ низк.давл.

Следующая операция, которую нужно установить, это теплообменник Т-100. Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора 105 С и

1.1 кг/см2.

ТЕПЛООБМЕННИК - Т-100

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Данные, Соединения	Вход в корпус	ТЭГ низк.давл.
		Вход в трубки	Куб регенератора
		Выход из корпуса	Сырье регенератора
		Выход из трубок	ТЭГ из Т-100
	Данные, Параметры	∆ P трубок	0.01 кг/см2
		∆ P корпуса	0.7 кг/см2

Задайте температуру и давление в потоке Сырье регенератора

105 С и 1.1 кг/см2.

Регенератор моделируется как ректификационная колонна с одной теоретической тарелкой.

РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА - Регенератор

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Соединения	Число тарелок	1
		Питание	Сырье конденсатора
		Тип конденсатора	Полная флегма
		Пар сверху	Газ из регенератора
		Кубовая жидкость	Куб регенератора
	Давление	Конденсатор	1.03 кг/см2
	Данные, Соединения	∆ P конденсатора	0.02 кг/см2

Для колонн такого типа две спецификации должны быть активными. По умолчанию это Флегмовое число и Расход пара. Мы будем считать колонну на другие спецификации – температура в конденсаторе и температура в кипятильнике. Добавте новые спецификации и назначьте их активными.

Регенератор, Спецификации

	Тип спецификации	Поле	Значение
	Температура	Имя	Температура
	(Column Temperature)	Тарелка	конденсатора
		Задано	Конденсатор
			102 С
	Температура	Имя	Температура ребойлера
	(Column Temperature)	Тарелка	Ребойлер
		Задано	205 С

На закладке Параметры, страница Дополнительные измените метод расчета на Modified HYSIM Inside-Out. Нажмите кнопку Пуск для запуска колонны на счет.

Небольшие количества ТЭГ теряются в схеме, поэтому необходимо предусмотреть подпитку ТЭГ.

Сначала заведите поток Подпитка ТЭГ, а

затем установите

СМЕСИТЕЛЬ - Смеситель

Смеситель.

Поле

Значение

Имя

Подпитка ТЭГ

Вход

ТЭГ из Т-100

Температура [С]

15.0000

Подпитка ТЭГ

Выход

ТЭГ на насос

ТЭГ, мол.доля

0.9900

Давление

Равно во всех потоках

H2O, мол.доля

0.0100

12 Справочные примеры

Задайте объемный расход потока ТЭГ на насос равный 0.45 м3/час. Задайте давление на выходе из насоса (поток ТЭГ после насоса) равное 67.7 кг/см2.

НАСОС - Насос
Закладка,		Поле	Значение
Страница
Данные,		Вход	ТЭГ на насос
Соединения		Выход	ТЭГ после насоса
		Энерг. поток	Нагр.насоса

Теперь установите теплообменник Т-101. В этом теплообменнике ТЭГ охлаждается до 50С.
ТЕПЛООБМЕННИК - Т-101
Закладка, Страница	Поле	Значение
Данные, Соединения	Вход в трубки	ТЭГ после насоса
	выход из трубок	ТЭГ на рецикл
	Вход в корпус	Сухой газ
	Выход из корпуса	Охлажденный газ
Данные,	∆Р трубок	0.7 кг/см2
Параметры	∆Р корпуса	0.35 кг/см2

Чтобы завершить моделирование схемы, добавьте операцию Рецикл.

РЕЦИКЛ - Рецикл

	Закладка	Поле	Значение
	Соединения	Вход	ТЭГ на рецикл
		Выход	Свежий ТЭГ

Убедитесь, что поток ТЭГ на рецикл рассчитан. Рассчитанные значения из этого потока будут переданы в поток Свежий ТЭГ. Поскольку концентрация ТЭГ в этих потоках высокая, нужно увеличить точность расчета рецикла, особенно по составу. Измените точность расчета рецикла как показано ниже. Для этого перейдите на страницу Точность закладки Переменные специализированного окна рецикла.

Справочные примеры 13

Определение точки росы

Одним из критериев осушки газа является температура точки росы. Она легко определяется как температура начала конденсации соответствующего потока. Сначала необходимо удалить весь ТЭГ из потока осушенного газа, поскольку ТЭГ влияет на начало конденсации. Проще всего это сделать с помощью операции

Покомпонентный делитель.

ПОКОМПОНЕНТНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ – Х-100

	Закладка, Страница	Поле	Значение
	Данные, Соединения	Вход	Охлажденный газ
		Выход	1
			2
	Данные, Параметры	Давление внизу	63 кг/см2
	Данные, Разделение	ТЭГ, доля в потоке	1.0
		сверху

Определить температуру точки росы можно несколькими способами:

1.В потоке 2 задайте 1.0 в качестве доли пара. Система рассчитает температуру начала конденсации при заданном давлении. Полученная температура и является температурой точки росы.

2.К стандартному набору свойств потока добавьте два новых свойства – Точка росы по углеводородам и Точка росы по воде. Для этого в специализированном окне потока перейдите на

страницу Свойства закладки Рабочая таблица. Нажмите кнопку Добавить новое свойство

в групповой рамке Управление списком свойств. В появившемся окне Выбор свойств откройте список газовых свойств (Gas) и выберите нужные. Выбранные свойства появятся в списке свойств потока. Если Вы хотите добавить новое свойство ко всем потокам схемы, добавлять свойство следует в Диспетчере свойств, который вызывается из меню Инструменты.