Осушка природного и нефтяного газа. Способы осушки. Осушка природного газа реферат

Осушка природного и нефтяного газа. Способы осушки — реферат

Содержание.

1. Введение
2. Теоретическая часть
3. Методы осушки

1. Абсорбционный метод 

1.1 Основы процесса

1.2 Физическая и химическая  абсорбция

1.3 Применение абсорбционной  очистки

1.4 Недостатки и преимущества  абсорбционного метода очистки  газов

2. Адсорбционный и хемосорбционный метод

2.1 Основные понятия

2.2 Активные угли 

2.3 Силикагели 

2.4 Алюмогели

2.5 Цеолиты 

2.6 Иониты 

4. Заключение
5. Список использованной литературы

Введение

Начиная со второй половины ХХ в. газовая промышленность становится наиболее быстро развивающейся  отраслью топливно-энергетического  комплекса. Продукция этой отрасли обеспечивает потребность всей промышленности (около 45% общего народнохозяйственного потребления), тепловой электроэнергетики (35%), коммунального бытового хозяйства (более 10%). Газ – самое экологически чистое природное топливо и ценное сырье для производства химической продукции. За последние десятилетия мировое потребление природного газа росло более высокими темпами по сравнению с другими видами энергии. В России, имеющей свыше 40% прогнозных топливных ресурсов планеты, доля природного газа в топливно-энергетическом балансе страны за последние 50 лет увеличилась с 1 до 50%. В настоящее время энергетическая стратегия России, несмотря на снижение общего объема добычи газа, предусматривает дальнейшее увеличение его удельного веса в производстве первичных энергоресурсов.

Интенсивные темпы развития газовой промышленности обусловлены высоким уровнем  развития ее подотраслей – добычи, подготовки, транспорта и системы распределения (газоснабжения). В последние годы введены в эксплуатацию гигантские газовые и газоконденсатные месторождения с высокопроизводительными установками комплексной подготовки газа (УКПГ) к транспорту, расположенные в районах Сибири и Крайнего Севера.

Помимо  использования природного газа в  качестве топлива, он находит применения в различных областях промышленности. Эффективно используется газ в сельском хозяйстве. Система газового инфракрасного  отопления с применением жидкого  газа создает благоприятные микроклиматические и зоологические условия на животноводческих фермах. Жидкий газ используется в  сушилках с газовыми горелками или  инфракрасными излучателями для  сушки зерна, фруктов и т.д. Газ  используют в теплицах при выращивании  ранних овощей. Газ, сгорая в теплице, не только поддерживает необходимую температуру, но и повышает содержание углекислоты внутри теплицы, что значительно увеличивает урожайность огурцов, помидоров, а также ускоряет их созревание. Большие возможности для химической промышленности открылись с появлением газа. Путем различных способов переработки из газа получают синтетические материалы и пластмассы, органические кислоты, каучук, лекарственные и моющие вещества, минеральные удобрения и ядохимикаты, водород, этилен и ацетилен, окись углерода, спирты и красители.

В связи  с возрастающим спросом на природный  газ необходимы конструктивные решения, направленные на усовершенствование подотраслей газовой промышленности (добычи, подготовки, транспорта и системы газораспределения), что позволит рационализировать поставку газа на внутрироссийские нужды и на экспорт для дальнейшего улучшения энергетической и экономической эффективности. Также необходимы разработки, связанные с увеличением количества извлекаемых полезных компонентов из добываемого природного газа. Разумеется, все эти действия не должны противоречить экологическим нормам.

Теоретическая часть

 Природный газ, поступающий из скважин, содержит механические примеси (песок, пыль), которые увеличивают абразивный износ газовых тракторов компрессоров, а углеводородный конденсат, пары воды и свободную влагу с растворенными в ней солями – они вызывают трудности (главным образом – коррозию, образование гидратов или льда, что является причиной возникновения пробок в нем) при транспортировки газа по трубопроводу.

Для удаления механических примесей используются сепараторы различных конструкций. Для предотвращения конденсации воды из газа при его  охлаждении и образовании гидратов одним из наиболее важных звеньев  в процессе подготовки газа транспорту является искусственная осушка, с  помощью которой добиваются состояния  газа, когда его точка росы ниже, чем температура транспортировки.

По своему классификационному признаку методы осушки газов подразделяются на три основные группы:

1. Физические

В основе лежит искусственное охлаждение газов, компримирование их, а также сочетание компримирования с охлаждением. Осуществляются следующими способами:

• вымораживанием влаги из газа с использованием низких температур атмосферы;
• охлаждением газа с дополнительным компримированием и без него;
• инжекцией химических веществ в газовый поток промысловых газосборных трубопроводов с последующим улавливанием продуктов гидратации на сепарационных и центральных установках;
• низкотемпературной сепарацией (т.е. охлаждением природного газа с последующим разделением газоконденсатной смеси в сепараторе на жидкую и газовую фазы).

2. Химические 

Химическая  реакция между водой и химическими  веществами может быть столь полной, что образующиеся при этом продукты гидратации будут иметь чрезвычайно  низкую упругость водяных паров. Имеются химические реагенты, обеспечивающие практически полную осушку газа. Однако эти реагенты очень трудно или  вообще невозможно регенерировать, что  делает их непригодными для использования  в качестве промышленных осушителей. Они широко применяются при лабораторном определении влажности газов.

3. Физико-химические

Основаны  на поглощении влаги различными поглотителями (сорбентами) и делятся на две  основные группы: адсорбция (с применением  твердых сорбентов) и абсорбция (с  применением жидких сорбентов).

Способы осушки

1. Абсорбционный метод

1.1 Основы процесса

Абсорбция жидкостями применяется  в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов  азота, паров кислот (НСI, HF, h3SO4), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители).

Абсорбционный метод реализует  процессы, происходящие между молекулами газов и жидкостей. Если отсутствует  взаимодействие между распыливающейся жидкостью и орошаемым газом, то эффективность поглощения компонентов из паровоздушной смеси определяется только равновесием пар-жидкость.

Скорость поглощения газа жидкостью  зависит от:

а) диффузии поглощаемых веществ  из газового потока к поверхности  соприкосновения с поглощающей  жидкостью;

б) перехода газовой частицы к  поверхности жидкости;

в) диффузии абсорбированных веществ в промывной жидкости, где устанавливается равновесие;

г) химической реакции (если она имеет  место).

Абсорбционная очистка применяется  как для извлечения ценных компонентов  из газового потока и возврата их снова  в технологический процесс для  повторного использования, так и  для поглощения из выбросных газов  вредных веществ с целью санитарной очистки газов. Обычно рационально  использовать абсорбционную очистку, когда концентрация примесей в газовом  потоке превышает 1%(об). В этом случае над раствором существует определенное равновесное давление поглощаемого компонента, и поглощение происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления его над раствором. Полнота извлечения компонента из газа при этом достигается только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего извлекаемого вещества.

1.2 Физическая и химическая абсорбция

Принято различать физическую и  химическую абсорбцию (хемосорбцию). При  физической абсорбции молекулы удаляемого газа компонента не вступают в химическое взаимодействие с молекулами поглощающей  жидкости. Однако процесс поглощения газов жидкостями разделяется на физическую и химическую абсорбцию  условно. На самом деле это сложное  физико-химическое явление.

В качестве абсорбента в принципе может быть использована любая жидкость, в которой извлекаемая из газового потока примесь достаточно растворима. Но для эффективного использования жидкий поглотитель должен обладать высокой поглощающей способностью, хорошей избирательностью по отношению к поглощаемому веществу, термохимической устойчивостью, малой летучестью, хорошей способностью к регенерации, небольшой вязкостью и невысокой стоимостью, а также не оказывать коррозионного действия на аппаратуру. Следует отметить, что универсальной жидкости, которая удовлетворяла бы всем приведенным требованиям не существует. В каждом отдельном случае подбирают абсорбент, который наиболее полно удовлетворяет ряду требований.

При физической абсорбции в качестве абсорбента чаще всего используют воду, а также органические растворители и минеральные масла, не реагирующие  с извлекаемым из газа веществом. При химической абсорбции применяют  водные растворы щелочей и химических окислителей (перманганата калия, гипохлорита  натрия, броматов, перекиси водорода и других), а также водные растворы моно- и диэтаноламина, аммиака, карбоната натрия и калия, трикалийфосфата.

Одним из параметров, определяющих выбор  адсорбента, является способность примесей, содержащихся в отработанных газах, растворяться в данном абсорбенте.

1.3 Применение абсорбционной очистки

Абсорбционная очистка - непрерывный  и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного  раствора и его возвращением в  начале цикла очистки. Применение абсорбционного метода очистки обусловлено высокой  интенсивностью абсорбционных процессов, позволяющей создавать высокопроизводительные газоочистные установки, возможностью применения метода для очистки газов, содержащих и вредные газы, и пыль, и, наконец, наличием огромного опыта  эксплуатации абсорбционного оборудования в различных технологических  процессах и в первую очередь  в химической технологии.

1.4 Недостатки и преимущества абсорбционного метода осушки газов

Абсорбционный метод очистки газов не свободен от определенных недостатков, связанных, прежде всего, с громоздкостью оборудования. Этот метод достаточно капризен в  эксплуатации и связан с большими затратами. К недостаткам абсорбционного метода следует отнести также  образование твердых осадков, что  затрудняет работу оборудования, и  коррозионную активность многих жидких сред. Однако, не смотря на эти недостатки, абсорбционный метод еще широко применяется в практике газоочистки, так как он позволяет улавливать наряду с газами и твердые частицы, отличается простотой оборудования и открывает возможности для  утилизации улавливаемых примесей

2. Адсорбционный и хемосорбционный метод

2.1 Основные понятия

Адсорбционные методы используют для очистки газов  с невысоким содержанием газообразных и парообразных примесей. В отличие  от абсорбционных методов они  позволяют проводить очистку  газов при повышенных температурах.

Целевой компонент, находящийся в подвергаемой очистке газовой фазе, называют адсорбтивом, этот же компонент в адсорбированном состоянии — адсорбатом.

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции  поглощаемые молекулы газов и  паров удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, при хемосорбции— химическими силами.

В качестве адсорбентов используют пористые материалы  с высокоразвитой внутренней поверхностью. Последние могут иметь синтетическое или природное происхождение.

Внутренняя  структура наиболее распространенных на практике промышленных адсорбентов  характеризуется наличием 'различных  размеров и форм пустот или пор, среди  которых различают макро-, переходные (мезо-) и микропоры. Суммарный объем последних в единице массы или объема адсорбента определяет в решении задач газоочистки как скорость (интенсивность) поглощения целевого компонента, так и адсорбционную способность (величину адсорбции) твердым поглотителем этого компонента.

Суммарный объем микропор обычно не превышает 0,5 см3/г. Их размеры условно ограничены величиной эффективного радиуса rэф=1,5*10-9 м и соизмеримы с rэф адсорбируемых молекул. Характерной особенностью адсорбции в микропорах в этой связи является заполнение их объема адсорбируемыми молекулами.

Переходные  поры характеризуются величинами эффективных  радиусов от 1,5*10-9 до 2*10-7 м. В отличие от микропор в них возможна слоевая моно- или полимолекулярная адсорбция, так как адсорбционные силы здесь не перекрывают всего объема пор ввиду небольших полей их действия. Завершение заполнения объема переходных пор происходит при определенных условиях по механизму капиллярной конденсации, вызываемой понижением давления пара адсорбируемого вещества над вогнутым под действием сил поверхностного натяжения мениском жидкости в порах (капиллярах). Отнесенная к единице массы удельная поверхность переходных пор промышленных адсорбентов обычно находится в интервале 10 — 400 м2/г.

Макропоры промышленных адсорбентов обладают размерами эффективных радиусов, превосходящими 2*10-7м. Удельная поверхность этой разновидности пор обычно составляет лишь 0,5 -

student.zoomru.ru

Осушка газа

Количество просмотров публикации Осушка газа - 743

Для осушки газа используются следующие методы:

- охлаждение;

- абсорбция;

- адсорбция.

Пока пластовое давление значительно больше давления в магистральном газопроводе газ охлаждают, дросселируя излишнее давление. При этом газ расширяется и в соответствии с эффектом Джоуля-Томсона охлаждается.

В случае если пластовое давление понижено, то охлаждение газа производится на установках низкотемпературной сепарации. Эти установки очень сложны и дороги.

Технологическая схема абсорбционной осушки газа с помощью диэтиленгликоля (ДЭГ), приведена на рис. 17.14.

Газ, требующий осушки, поступает в абсорбер 1. В нижней скрубберной секции он очищается от взвешенных капель жидкости и поднимается вверх, проходя через систему тарелок. Навстречу газу по тарелкам стекает концентрированный раствор ДЭГ, закачиваемый в абсорбер насосом 2 из емкости 3. Раствор ДЭГ поглощает пары воды. Далее газ проходит через верхнюю скрубберную секцию, где освобождается от захваченных капель раствора и выходит из аппарата.

Остальная часть технологической схемы служит для восстановления абсорбента. Использованный раствор ДЭГ, содержащий 2...2,5 % воды, отбирается с нижней глухой тарелки абсорбера 1, подогревается в теплообменнике 4 встречным потоком регенерированного раствора и направляется в выветриватель 5, где освобождается от не-

Рис. 17.14. Принципиальная схема осушки газа методом абсорбции:

1 - абсорбер; 2, 10, 11 - насосы; 3, 9 - емкости; 4, 6 - теплообменники; 5 - выветриватель; 7 - десорбер;

8 - конденсатор - холодильник; 12 - холодильник

Рис. 17.15. Принципиальная схема осушки газа методом адсорбции:

1, 2- адсорберы; 3 - регулятор давления типа "после себя"; 4 - холодильник;

5 - емкость; б - газодувка; 7 - подогреватель газа

конденсирующихся газов Далее раствор снова подогревается в теплообменнике 6 и поступает в десорбер (выпарную колонну) 7. Выпарная колонна состоит из двух частей: собственно колонны тарельчатого типа, в которой из раствора ДЭГ, стекающего вниз выпаривается влага встречным потоком острого водяного пара и паров ДЭГ (верхняя основная часть колонны) и кипятильника (нижняя часть колонны), где происходит нагревание раствора до температуры 150.. 160 °С и испарение воды. Водяной пар из десорбера поступает в конденсатор-холодильник 8, где он конденсируется и собирается в емкости 9. Часть полученной воды насосом 10 закачивается в верхнюю часть колонны, чтобы несколько снизить там температуру и уменьшить испарение, а, соответственно, и унос ДЭГ. Регенерированный горячий раствор ДЭГ прокачивается через теплообменники 6 и 4, холодильник 12 и поступает в емкость 3.

Работа десорбера основана на различной температуре кипения воды и абсорбента: для ДЭГ она равна 244,5 °С, а для триэтиленгликоля (ТЭГ) 287,4 °С. Диэтиленгликоль понижает точку росы газа на 25...35 градусов, а триэтиленгликоль - на 40...45. Обе жидкости обладают малой вязкостью, неагрессивны в коррозионном отношении, очень слабо растворяют природные газы и имеют низкую упругость паров, что облегчает их регенерацию.

Недостатками абсорбционной осушки газа являются унос абсорбента и относительная сложность его регенерации.

Технологическая схема осушки газа методом адсорбции приведена на рис. 17.15. Влажный газ поступает в адсорбер 1, где он проходит снизу вверх через слой адсорбента - твердого вещества, поглощающего пары воды и далее выводится из аппарата. Процесс осушки газа осуществляется в течение определœенного (12...16 ч) времени. После этого влажный газ пускают через адсорбер 2, а адсорбер 1 отключают и выводят на регенерацию. Для этого через регулятор давления 3 типа ʼʼпосле себяʼʼ из газовой сети отбирается сухой газ, и воздуходувкой 6 подается в подогреватель 7, где газ нагревается до температуры 180...200 "С. Далее он подается в адсорбер 1, где отбирает влагу от адсорбента͵ после чего поступает в холодильник 4. Сконденсировавшаяся вода собирается в емкости 5, а газ используется для осушки повторно и т. д. Процесс регенерации адсорбента продолжается 6...7 ч. После этого в течение около 8 ч адсорбер остывает.

Осушку газа адсорбентами проводят, как правило, в тех случаях, когда крайне важно достичь точку росы менее - 30 "С. В качестве адсорбентов используют бокситы, хлористый кальций в твердом виде, цеолиты, силикагель и др.

Читайте также

referatwork.ru

Осушка природного и нефтяного газа. Способы осушки — реферат

Основные  типы промышленных адсорбентов являются смешаннопористыми материалами, однако в соответствии с преобладающим в их структуре размером пор они могут подразделяться на микро-, переходно- и макропористые.

Пористые  адсорбенты характеризуют величинами истинной, кажущейся и насыпной (гравиметрической) плотности. Истинная плотность ρи выражает массу единицы объема плотного (без пор) вещества адсорбента:

         где G — масса адсорбента;

V1 — объем адсорбента с учетом пор;

V2 — объем пор.

Кажущаяся плотность  рк выражает массу гранулы адсорбента, отнесенную к ее объему. Насыпная плотность рн гранул адсорбента выражает массу единицы объема их слоя. Насыпная и кажущаяся плотности связаны с пористостью (порозностью) слоя адсорбента ε, выражающей долю свободного объема слоя, соотношением:

          Следовательно,

          Аналогичное выражение определяет пористость ε' гранул (зерен) адсорбента:

          Величину пористости слоя определяют форма гранул адсорбента и характер их расположения (упаковки) в слое. Форма гранул промышленных адсорбентов обычно не является шаровидной, поэтому в соответствующих расчетах используют величину эквивалентного диаметра dэ:

           где Sv — удельная геометрическая поверхность единицы объема, представляющая отношение величины поверхности гранул к их объему V'.

К основным типам промышленных адсорбентов  относятся активные угли, силикагели, алюмогели (активный оксид алюминия), цеолиты и иониты.

2.2 Активные угли

Активные  угли характеризуются гидрофобностью (плохой сорбируемостью полярных веществ, к которым принадлежит и вода). Это свойство определяет широкое их использование в практике рекуперационной и санитарной очистки отходящих газов разнообразной влажности.

Для адсорбции  газов и паров используют микропористые  гранулированные активные угли. С  этой целью промышленность выпускает  в настоящее время следующие  марки газовых и рекуперационных активных углей: АГ-2, СКТ, АР, СКТ-3, АРТ. Угли АГ-2 (марок А и Б) и АР (марок АР-А, АР-Б, АР-В) получают из каменноугольной пыли и смолы методом парогазовой активации. Уголь СКТ синтезируют из торфа, а угли СКТ-3 и АРТ (марок АРТ-1 и АРТ-2)- из торфа и каменноугольной пыли методом химической активации. Угли АГ-2 предназначены для адсорбции газов, уголь СКТ — для улавливания паров органических веществ, угли АР, СКТ-3 и АРТ- для очистки газов от паров летучих растворителей. Активные угли для газоочистки характеризуются объемом микропор в пределах 0,24— 0,48 см3 /г при суммарном объеме пор 0,52 - 1,00 см3 /г, гравиметрическая плотность их гранул составляет 0,3 - 0,6 г/см3. Теплоемкость сухого угля - 0,84 кДж/(кг*К), теплопроводность при 30°С— 0,17— 0,28 Вт/(м*К).

Активные  угли производят в виде цилиндрических гранул диаметром 1-6 мм и длиной, обычно превосходящей поперечный размер гранул, и чаще всего применяют в виде стационарного слоя, через который  фильтруют подлежащий очистке газовый  поток. В соответствии с действующими стандартами и технологическими условиями размер поперечника гранул углей может изменяться в определенных пределах. В этой связи в отдельных  случаях с целью интенсификации соответствующих процессов гранулированные угли перед использованием подвергают дроблению и классификации с выделением необходимых узких фракций. Существенными недостатками активных углей являются относительно невысокая механическая прочность и горючесть.

Значительный  интерес применительно к решению  задач газоочистки в последнее  время вызывают такие нетрадиционные углеродные адсорбенты, как активные угли из полимерных материалов, молекулярно-ситовые  активные угли и активированные углеродные волокна.

Производимые  из полимерных материалов активные угли характеризуются развитой системой микропор с диаметром (1—1,5)*10-9 м, более регулярной структурой, обеспечивающей определенное улучшение прочностных характеристик, и повышенной адсорбционной активностью при низких содержаниях целевых компонентов в очищаемых газах.

Молекулярно-ситовые  активные угли отличаются высокой однородностью  микропористой структуры и обладают микропорами еще более узких  размеров [(0,4—0,7) * 10-9 м], имеющих тот же порядок, что и размеры молекул. Перспективным направлением их использования полагают очистку влажных газов.

Активированные  углеродные волокна представляют собой изготовляемые из синтетических волокон микропористые адсорбенты с Широкой гаммой физических форм продукции на их основе (путанка, нетканые изделия, войлок, ткань и другие материалы), обеспечивающей разнообразность аппаратурного оформления соответствующих процессов газоочистки. Наряду с высокой термохимической стойкостью и хорошими поглотительными и фильтрующими свойствами волокнистые углеродные адсорбенты ввиду весьма малых диаметров их волокон, составляющих (0,6—1,0)*10-5 м, характеризуются повышенными скоростями адсорбционно - десорбционных процессов.

         2.3 Силикагели

Силикагели  по своей химической природе представляют собой гидратированные аморфные кремнеземы (SiO2*nН2О), являющиеся реакционноспособными соединениями переменного состава, превращения которых происходят по механизму поликонденсации:

nSi(ОН)4 → SinO2n-m +(2n-m)Н2O.

Поликонденсация ведет к формированию структурной  сетки сфероподобных частиц коллоидных размеров (2*10-9-2*10-8 м), сохраняющейся при высушивании гидрогеля кремневой кислоты и образующей жесткий кремнекислородный каркас. Зазоры между частицами образуют пористую структуру силикагеля. Для получения силикагелей в промышленности обычно используют метод осаждения аморфного кремнезема из силикатов щелочных металлов минеральными кислотами. Выпускают силикагель в виде шариков, таблеток или кусочков неправильной формы. Размеры их зерен составляют от 0,1 до 7,0 мм. Адсорбционные и химические свойства силикагелей существенно зависят от наличия на их поверхности групп ≡ Si—ОН.

По характеру  пористой структуры силикагеля классифицируют на крупно-, средне- и мелкопористые, к которым относят кусковые и  гранулированные материалы, характеризующиеся  средним радиусом пор, составляющим соответственно ≈5*10-9, (5-1,5)*10-9 и (1,5-1,0)* 10-9 м. По размеру зерен кусковые силикагели широкого использования делят на 4 марки (7,0- 2,7; 3,5-1,5; 2,0-0,25; 0,5-0,2 мм), а гранулированные — на 2 марки (7,0- 2,7 и 3,5-1,0 мм).

Для их обозначения  используют буквенные сочетания:

КСК —  крупный силикагель крупнопористый,

КСС —  крупный силикагель срсднепористый,

МСМ —  мелкий силикагель мелкопористый и  т. п.

Средние фракции силикагелей называют шихтой и обозначают соответственно как  ШСК, ШСС и ШСМ. Гранулированный  мелкопористый силикагель содержит 4—10% Аl2O3 в качестве добавки, предупреждающей растрескивание его гранул.

Объем пор  силикагелей составляет 0,3-1,2 см3 /г, их удельная поверхность находится в пределах 300-750 м3 /г, а гравиметрическая плотность заключена в интервале 0,4-0,9 г/см3. Последний показатель может служить косвенной характеристикой пористой структуры силикагелей: для мелкопористых силикагелей он составляет 0,7-0,8 г/см3, а для крупнопористых - 0,4 - 0,5 г/см3. Теплоемкость силикагелей — 0,92 кДж/(кг-К), теплопроводность при 30 °С равна 0,11 кДж/(м*ч*К).

Силикагели служат для поглощения полярных веществ. Мелкопористые силикагели используют для адсорбции легкоконденсируемых паров и газов, крупнопористые и частично среднепористые силикагели служат эффективными поглотителями паров органических соединений. Высокое сродство поверхности силикагелей к парам воды обусловливает широкое их использование, а качестве агентов осушки разнообразных газовых сред. Силикагели негорючи и характеризуются низкой температурой регенерации (110—200 °С) и достаточно высокой механической прочностью. В то же время они разрушаются под действием капельной влаги, что необходимо учитывать при их использовании в системах газоочистки.

1.4 Алюмогели

Алюмогель (активный оксид алюминия Аl2О3*nН2О, где 0<n<0,6) получают прокаливанием различных гидроксидов алюминия. При этом в зависимости от типа исходного гидроксида, наличия в нем оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов, условий термической обработки и остаточного содержания влаги получают различные по структуре типы алюмогеля. Его промышленные сорта обычно содержат γ-Al2O3 и реже χ-А12O3 и другие модификации Al2O3. Их щелевидные или бутылкообразные поры образованы первичными кристаллическими частицами размером (3-8) *10-9 м.

Основные  марки выпускаемого отечественной  промышленностью активного оксида алюминия представляют собой цилиндрические гранулы диаметром 2,5-5,0 мм и длиной 3-7 мм, а также шариковые гранулы  со средним диаметром 3-4 мм. Удельная поверхность алюмогелей составляет 170-220 м2/г, суммарный объем пор находится в пределах 0,6-1,0 см3/г, средний радиус пор и гравиметрическая плотность гранул цилиндрической и шариковой формы составляют соответственно (6-10)*10-9 и (3-4)*10-9 м и 500-700 и 600-900 кг/м3. В отличие от силикагелей алюмогели стойки к воздействию капельной влаги. Их используют для улавливания полярных органических соединений и осушки газов.

Цеолиты представляют собой алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов и характеризующиеся регулярной структурой пор, размеры которых соизмеримы с размерами молекул, что определило и другое их название - «молекулярные сита». Общая химическая формула цеолитов Ме2/nО*Аl2О3*xSiO2*yН2О, (где Ме—катион щелочного металла, n-его валентность). Кристаллическая структура (алюмосиликатный скелет) цеолитов образована тетраэдрами SiO4 и А1O4, их избыточный отрицательный заряд компенсирован положительным зарядом катионов соответствующих металлов. Катионы цеолитов в определенных условиях их обработки могут замещаться на соответствующие катионы контактируемых с ними растворов, что позволяет рассматривать цеолиты как катионообменники. Поглощение вещества происходит в основном в адсорбционных полостях цеолитов, соединяющихся друг с другом входными окнами строго определенных размеров. Проникать через окна могут лишь молекулы, критический диаметр которых (диаметр по наименьшей оси молекулы) меньше диаметра входного окна.

Цеолиты получают синтетическим путем и добывают при разработке природных месторождений. Среди многих десятков различных синтетических цеолитов в решении задач газоочистки в основном используют производимые в промышленных масштабах цеолиты общего назначения марок NаА, СаА, СаХ, МаХ, характеризующиеся диаметром входного окна, составляющим в ангстремах (1 Å=10-9 м) соответственно 4, 5, 8 и 9. Первый индекс марки цеолита характеризует его обменный катион. Второй индекс обозначает тип кристаллической решетки цеолита-А или X, причем цеолиты с решеткой типа Х характеризуются входными окнами большего размера, чем таковые с решеткой типа А. Синтетические цеолиты выпускаются промышленностью в виде цилиндрических и шарообразных гранул, диаметр которых обычно составляет 2-5 мм, производимых с применением связующего материала (10—20% глины) или без него (в последнем случае механическая прочность гранул выше).

абсорбционный очистка газ уголь

2.5 Цеолиты

Цеолиты обладают наибольшей адсорбционной  способностью по парам полярных соединений я веществ с кратными связями в молекулах.

Цеолит  NаА может адсорбировать большинство компонентов промышленных газов, критический диаметр молекул которых не превышает 4*10-9м.

К таким  веществам относятся Н2S, СS2, СО2, NН3, низшие диеновые и ацетиленовые углеводороды, этан, этилен, пропилен, органические соединения, содержащие в молекуле одну метильную группу, а при низких температурах сорбции также СН4, Nе, Аr, Кr, Хе, О2, N2, СО. Пропан и органические соединения с числом атомов углерода в молекуле более трех этим цеолитом не адсорбируются.

Цеолит  СаА характеризуется повышенной стойкостью в слабокислой среде, что предопределяет возможность его использования в процессах декарбонизации и сероочистки газов. Этот цеолит способен адсорбировать углеводороды и спирты нормального строения.

Цеолиты типа Х адсорбируют все типы углеводородов, органические сернистые, азотистые  и кислородные соединения, галоидозамещенные углеводороды, пента- и декаборан. При полном замещении катиона натрия на катион кальция цеолит СаХ в отличие от цеолита NaХ не адсорбирует ароматические углеводороды и их производные с разветвленными радикалами.

Из природных  цеолитов, в том числе высококремнистых кислотостойких форм известны клиноптилолит, морденит, эрионит. Содержание собственно цеолитов в некоторых месторождениях достигает 80—90%, а в отдельных случаях превосходит и эти величины. С разрабатываемых месторождений природные цеолиты поступают в виде образованных зернами неправильной формы фракций определенных размеров, получаемых дроблением и последующей классификацией соответствующих цеолитсодержащих пород. Однако присутствие в природных цеолитах различных примесей и сопутствующих пород, а также трудность обогащения сдерживают сколь-либо значительное их использование для решения задач очистки отходящих газов в промышленных условиях.

Цеолиты, так же, как силикагели и активный оксид алюминия, характеризуются  значительной сорбционной способностью по парам воды. Наряду с этим цеолиты  отличаются сохранением достаточно высокой активности по соответствующим  целевым компонентам при относительно высоких (до 150— 250 °С) температурах. Однако по сравнению с другими типами промышленных адсорбентов они имеют  относительно небольшой объем адсорбционных  полостей, вследствие чего характеризуются  сравнительно небольшими предельными  величинами адсорбции. Гравиметрическая плотность синтетических цеолитов составляет 600-900 кг/м3.

student.zoomru.ru

11. Методы осушки природных газов. Осушка охл-ем. Абс-я осушка

Методы осушки природных газов

Осушка газа может быть осуществлена различными методами: прямым охлаждением, абсорбцией, адсорбцией или комби­нированием этих способов.

Осушка охлаждением

При охлаждении газа при постоянном давлении избыточная влага конденсируется, а точка его росы соответственно снижается. На этом основана осушка газа охлаждением, причем нижний предел охлаждения газа ограничивается условиями об­разования гидратов.

Самостоятельного значения для осушки газа такой метод не нашел и применяется обычно как элемент в комбинации с другими методами (для предварительного удаления основного количества влаги).

Абсорбционная осушка

Такая осушка основана на селективном поглощении (раство­рении) паров воды жидкими абсорбентами, в качестве которых применяют ди- и триэтиленгликоли. Частичная осушка газа происходит в ряде процессов очистки его от соединений серы (например, в процессе "Селексол" или при очистке газа от сернистых соединений растворами гликолей). В качестве абсорбента первоначально использовали этиленгликоль и глицерин, в дальнейшем перешли на использование менее летучих — диэтиленгликоля и триэтиленгликоля. В настоящее время для абсорбционной осушки применя­ются, в основном, диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ). Реже, при осушке впрыском в теплообменники в качестве ингибитора гидратообразования используется этиленгликоль (ЭГ). Ряд производных ди- и триэтиленгликоля или побочные продукты, получаемые при их производстве (этилкарбинол, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль и др.), хотя и обладают высокой гигроскопичностью, широкого применения в качестве осушающих агентов не нашли .

Установки осушки газа с использованием жидких поглотителей (гликолей) бывают двух типов: с барботажными аппаратами и с впрыском гликоля в поток газа. В абсорбционных установках осушки первого типа влажный газ, очищенный в пылеуловителе от мехпримесей, поступает вниз абсорбера 3 (рис. 15). Сверху в колонну подается осушенный поглотитель. После выхода с глухой тарелки низа колонны насыщенный абсорбент проходит последовательно теплообменник 5, выветриватель 7, теплообменник 6 и поступает в отпарную колонну (десорбер) 10. Десорбер обычно имеет 10-16 тарелок колпачкового или клапанного типа и одну глухую тарелку внизу колонны. Стекающий на глухую тарелку абсорбент самотеком поступает в низ выносного кипятильника 11. Вышедший через верх кипятильника абсорбент сливается вниз колонны 10 и через систему

теплообменников 5 и 6 и холодильников 4 поступает в промежуточную емкость 8, откуда насосом направляется на орошение абсорбера 3.

Пары воды и газы сверху колонны проходят холодильник-конден­сатор 13. Часть сконденсировавшейся влаги используется для орошения колонны, а избыток сбрасывается в канализацию. Несконденсировавшиеся пары и газы стравливаются в атмосферу. Абсорбер работает при давлении, до которого сжат газ, а десорбер — обычно при атмосферном давлении или чуть выше. Для уменьшения уноса гликоля с осушенным газом часто в верхнюю часть абсорбера до­бавляют секцию отмывки газа пентаном, устанавливают отбойни­ки, для коагуляции пены добавляют в гликоль ингибиторы пенообразования.

Рис. 15. Технологическая схема промышленной установки осушки газа:

1 — пылеуловитель; 2 — замерный пункт; 3 — абсорбер; 4 — холодильник; 5, 6 - соответственно первая и вторая секции теплообменников; 7 — выветриватель; 8 - промежуточная емкость ДЭГ; 9, 12 и 15 — насосы; 10 — десорбер; 11 — кипятильник; 13 — конденсатор; 14 — емкость конденсата; 16 — вакуум-насос РМК-3. Потоки: I — сырой газ с промысла; II — осушенный газ; III — газы выветривания; IV — регенерированный ДЭГ; V — водяной пар; VI — охлаждающая вода; VII — выброс паров в атмосферу; VIII — выброс конденсата в канализацию.

studfiles.net

1. Теоретическая часть 2

Содержание

1.1. Влажность углеводородных газов 2

1.2. Методы осушки газов 3

2. Практическая часть 7

Заключение 9

Список используемой литературы 10

В настоящее время газовая промышленность занимает одну из ведущих отраслей РФ. Основной процент добытого газа идет на экспорт, следовательно, потребность в газе растет, а это ведет к развитию газодобывающей промышленности. Как то: Разработка новых месторождений, прокладка новых газопроводов, постройка перерабатывающих заводов, применение новых технологий.

Осушка углеводородных газов - важное звено в процессе подготовки природных газов к транспорту по магистральным газопроводам, установок охлаждения природных и нефтезаводских газов, циркуляции газов риформинга, установок получения этана, этилена, пропилена и т. п. Все газы, подаваемые в магистральные газопроводы, подвергаются обязательной осушке от влаги. Глубина осушки определяется требованиями отраслевых стандартов и технологией процессов дальнейшей переработки газов.

1. Теоретическая часть

1.1. Влажность углеводородных газов

Наличие водяных паров в газе приводит к коррозии трубопроводов и оборудования, а так же к образованию в трубопроводах гидратов – снегоподобного вещества, способного полностью перекрыть сечение трубопровода и осложнить его эксплуатацию и работу компрессоров.

Вода, присутствующая в углеводородных газах в виде паров, удаляется из газа в процессе осушки. Влажный газ как влагособиратель характеризуется следующими параметрами: абсолютной и относительной влажностью и влагосодержанием. Масса паров воды, выраженная в кг, содержащихся во влажном газе, в пересчете на 1 кг абсолютно сухого газа, называется влагосодержанием газа.

Абсолютная влажность определяется количеством водяного пара (в кг), содержащегося в 1 м3 влажного газа. Относительной влажностью называется отношение массы водяного пара в 1 м3 влажного газа при данных температуре и давлении к максимально возможной массе водяного пара в 1 м3 газа при тех же условиях.

Важной характеристикой влажных газов является так называемая точка росы. Это - температура, охлаждаясь до которой газ при постоянном влагосодержании становится насыщенным водяными парами.

При нормальных условиях влажность углеводородных газов выше влажности воздуха, однако, с повышением температуры эта разница уменьшается.

1.2. Методы осушки газов

Существует несколько способов осушки газов. Они основаны на использовании дроссельного эффекта при расширении газа, расширении газа с отдачей внешней работы, впрыске антифриза, поглощении влаги из газа жидкими или твердыми поглотителями и др. Наибольшее распространение получил споооб осушки газов с помощью жидких и твердых поглотителей.

Осушка углеводородных газов с применением жидких поглоти­телей относится к абсорбционным процессам, т. е. пары воды погло­щаются растворителями. Одним из первых абсорбентов, применяв­шихся еще в 1929 г. для осушки топливного газа, был глицерин. С 1936 г. для этих целей стали применять диэтиленгликоль, а не­сколько позже и триэтиленгликоль. Применяют также растворы солей, например хлористого кальция.

Сущность процесса осушки газа жидкими поглотителями заклю­чается в следующем. При контакте абсорбента с газом в цилиндрическом аппарате — абсорбере, в который снизу подается газ, а сверху жидкость — абсорбент, пары воды поглощаются абсор­бентом. Внутри абсорбера помещены перегородки (тарелки) для улучшения контакта между абсорбентом и газом. Процесс ведется при температуре около 20° С и давлении 20—60 am. Сверху абсорбера выходит осушенный газ, а снизу — обводненный абсорбент. Обвод­ненный абсорбент поступает в другой аппарат — десорбер для отгонки воды. Этот процесс проводят при повышенных температурах, но не выше 170° С для диэтиленгликоля и 191° С для триэтиленгликоля, так как выше этих температур гликоли разлагаются. Десоробер, как и абсорбер, представляет собой цилиндрический тарельчатый аппарат. Обводненный гликоль, предварительно подогретый в теплообменнике, подается в середину десорбера. Сверху его выходят пары воды, которые конденсируются в конденсаторе-холодиль­нике, и конденсат частично возвращается наверх десорбера в качестве орошения. Вниз десорбера подводится тепло путем подогрева части гликоля в паровом подогревателе. Регенерированный гликоль, содержащий 1—5 вес. % воды, охлаждается в теплообменнике и возвращается в абсорбер.

Недостатками абсорбционной осушки газа являются унос аб­сорбента и относительная сложность его регенерации.

Осушка газа твердыми поглотителями основана на явлении ад­сорбции — концентрирования одного из компонентов паровой или жидкой фазы на поверхности твердого вещества (адсорбента).

При­рода сил, удерживающих эти компоненты на поверхности адсор­бента, полностью не выяснена. Предложено много теорий, объясня­ющих это явление. Согласно теории Лэнгмюра, на поверхности твердых адсорбентов имеются участки со свободными остаточнымы валентностями. Когда адсорбируемая молекула из газовой фазы попадает на незанятый активный центр поверхности, молекула не отталкивается в газовую фазу, а остается связанной с поверхностью. В начальный момент адсорбции существует весьма большое число активных центров и число молекул, связанных поверхностью, превышает число молекул, отрывающихся от нее. По мере покрытия всей поверхности вероятность попадания молекул газа на незанятый активный центр уменьшается, наступает состояние равновесия, при котором скорость адсорбции и десорбции выравнивается. В соот­ветствии с теорией Лэнгмюра, адсорбированное вещество удержи­вается на поверхности адсорбента в виде пленки мономолекулярной толщины. Допускается вместе с тем, что силовые поля адсорбирован­ных молекул могут претерпеть такие изменения, что они будут спо­собны притягивать к себе второй такой слой, третий и т. д. С повышением давления и понижением температуры количество адсорбированного вещества увеличивается.

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Основные функции науки реферат
• 
  Основные единицы языка реферат
• 
  Основное уравнение гидростатики реферат
• 
  Обогащение хромовых руд реферат
• 
  Мораль и личность реферат
• 
  Монтаж технологического оборудования реферат
• 
  Лидер и менеджер реферат
• 
  Коши огюстен луи реферат
• 
  Корпоративная компьютерная сеть реферат
• 
  Католицизм в россии реферат
• 
  История китайской стены реферат