Расчет очистки газа

 

      5. Материальный баланс регенерации  раствора МЭА. Для составления материального баланса процесса регенерации раствора МЭА необходимо знать количества десорбированных кислых газов и регенерированного водного раствора МЭА.

      Принимаем, что химические соединения (RNH₃)₂CO₃, RNH₃HCO₃, (RNH₃)₂S и RNH₃HS неразложившиеся после нагревания абсорбента до температуры t_н =121°C, остаются в регенерированном растворе в расчете на один кмоль МЭА (табл. 1.19):           

      Суммарное  количество неразложившихся углекислых химических соединений в регенерированном абсорбенте:

      В соответствии с заданием содержание углекислых компонентов в регенерированном растворе не должно превышать 0,0009 кмоль на кмоль МЭА. При этом остаточное количество диоксида углерода в регенерированном абсорбенте (см. табл. 1.19) составит:

      Количество  десорбированного диоксида углерода   (см. табл.  1.19)   равно:

      Количество серосодержащих химических соединений в  регенерированном растворе в расчете на один кмоль МЭА (см. табл. 1.19):

      Суммарное   количество     неразложившихся     серосодержащих   химических соединений в регенерированном абсорбенте:

      Количество  серосодержащих компонентов в регенерированном растворе не должно превышать 0,0014 кмоль  на кмоль МЭА. При этом остаточное количество сероводорода в регенерированном абсорбенте (см. табл. 1.19) составит:

      Количество  десорбированного сероводорода равно:

      Количество  кислых   газовых  компонентов,  десорбированных  из   раствора МЭА и выводимых из верхней  части аппарата, равно:

      Количество   испарившейся   воды      при   концентрировании   раствора мопоэтаноламина найдем по формуле

где в  числителе представлена разность содержания МЭА в регенерированном растворе и содержания МЭА в жидкости, масс, доли  (см. табл. 1.19).

      Количество  воды в регенерированном растворе составляет (см. табл. 1.19):

      Количество  десорбированной парогазовой смеси  равно:

      Количество  парогазовой   смеси,   выводимой   из   аппарата,   рассчитывается по формуле [1, с. 50]:

где Ф – флегмовое число.

      В промышленных условиях числовое значение флегмового числа находится в  пределах от 0,4 до 8 [1, с. 177].

      Приняв Ф = 2, получим:

      Количество  орошения равно:

Где – количество десорбированной парогазовой смеси без паров моноэтаноламина, кг/ч.

      Моноэтаноламин  в количестве 33,8 кг/ч  (см. табл. 1.18)  будет возвращен в десорбер вместе с орошением, поэтому

      Таблица 1.20. Расчет состава регенерированного  раствора МЭА

      Тогда

      Количество  раствора, выводимого из аппарата равно:

      Количество  десорбированной   в   испарителе  смеси,   вводимой   в  десорбер составляет:

      Количество  регенерированного раствора равно:

      Расчет  состава регенерированного абсорбента дан в табл. 1.20 Материальный баланс регенерации раствора МЭА представлен  в табл. 1.21. 6. Тепловой баланс десорбера. Количество тепла Q_д которое подводится в десорбер для  отгона  сероводорода и двуокиси углерода из насыщенного раствора   МЭА,   определяется   из   уравнения   теплового   баланса   десорбера (рис. 1.8):

      Таблица 1.21. Материальный баланс регенерации  раствора МЭА

 

      Рис.   1.8.  Схема  для  расчета  теплового  баланса колонны.

      Левая часть уравнения соответствует  приходу тепла (в кВт): – с насыщенным раствором МЭА; – с жидким орошением; – десорбированной смесью из испарителя; – на десорбцию кислых компонентов и образование парового орошения.

      Правая  часть уравнения отвечает расходу тепла (в кВт): –в парогазовой смеси; – с раствором, направляемым в десорбер; – тепловые потери, составляющие 1 % общего расхода тепла.

      Тепло потока сообщается суммарным материальным потоком

      Энтальпия насыщенного раствора МЭА при  температуре t=90°С равна

где =4,14 кДж/(кг*°С)–теплоемкость раствора (см. рис. 1.3).

      Энтальпия водяного орошения при температуре  t_o=30°С равна:

где =4,187 кДж/(кг-°С) – теплоемкость воды.

      Энтальпию парогазовой смеси без ущерба для точности расчетов можно принять  равной энтальпии водяного пара. При необходимости производят расчет энтальпии парогазовой смеси (см. с. 11).

      Энтальпия водяного пара при температуре верха  колонны t_в= 111°С равна H _tв =2700 кДж/кг [16, с. 102].

      Ввиду низкого давления в аппарате энтальпию  сероводорода и диоксида углерода следует рассчитать по формуле [5]:

где А, В, С, D – коэффициенты, числовые значения которых для H₂S и СО₂ берутся из работы [6, с. 529].

      Расчет  состава  и  энтальпии  десорбированной  в  испарителе  парогазовой смеси дан в табл. 1.22. 

      Таблица 1.22. Состав и энтальпия парогазовой  смеси из испарителя 

 

Таблица 1.23. Тепловой баланс десорбера