Установка осушки газа
Структура и основные задачи научной деятельности института общей и неорганической химии АН РУз. Высокоинтенсивный абсорбционный аппарат для осушки природного газа. Расчет процесса осушки, его концепция. Конструкция аппарата, гидродинамические режимы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.01.2014 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вследствие увеличения расхода (обусловленного дополнительным циркулирующим потоком) и перепада давления газа уровень жидкости в контактных элементах повышается и избыток её через верхнюю зубчатую кромку переливных трубок по защищённым от динамического напора газа, внутренним полостям трубок перетекает на ниже расположенные контактные элементы.
Вытекая там из нижних концов трубок, эта жидкость через сливные отверстия в боковых стенках контактных элементов в виде струек сливается в поток газа и при взаимодействии с ним, как уже описано выше, образует на них циркулирующие потоки. Перетекая по переливным трубкам от одного элемента к другому, жидкость, таким образом, противотоком газу стекает вниз аппарата при высоких скоростях газа. В этом режиме на контактных элементах происходит прямоточное взаимодействие фаз, а, в общем, по аппарату сохраняется противоточное движение фаз [13].
Рисунок 3. Высокоскоростная регулярная насадка.
Рисунок 4. Контактный элемент.
Эффективность насадки оценивали в процессах с сопротивлением массопереносу в жидкой (десорбция из воды) и газовой (абсорбция водой) фазах. В процессах очистки и осушки природного газа основное сопротивление массопереносу сосредоточено в газовой фазе. Испытание в таком процессе показали, что коэффициент массопередачи имеет значение , высота эквивалентной теоретической ступени. Они демонстрируют, что эффективность аппарата немного выше, а производительность по газовой фазе в 2-4 раза больше, чем широко используемых в промышленности тарельчатых аппаратах.
Аппарат прост в изготовлении, монтаже и эксплуатации.
4.2 Гидродинамические режимы
Насадочные абсорберы могут работать в различных гидродинамических режимах. Эти режимы видны из графика (рис.5), выражающего зависимость гидравлического сопротивления орошаемой насадки от фиктивной скорости газа в колонне [14].
Рисунок 5 - Зависимость гидравлического сопротивления насадки от скорости газа в колонне (L=const): 1 - сухая насадка; 2 - орошаемая насадка.
Первый режим - пленочный - наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Количество задерживаемой в насадке жидкости при этом режиме практически не зависит от скорости газа. Пленочный режим заканчивается в первой переходной точке (точка А, рисунок 5), называемой точкой подвисания.
Второй режим - режим подвисания. При противотоке фаз вследствие увеличения сил трения газа о жидкость на поверхности соприкосновения фаз происходит торможение жидкости газовым потоком. В результате этого скорость течения жидкости уменьшается, а толщина ее пленки и количество удерживаемой в насадке жидкости увеличиваются. В режиме подвисания с возрастанием скорости газа увеличивается смоченная поверхность насадки и соответственно интенсивность процесса массопередачи. Этот режим заканчивается во второй переходной точке (точка В, рисунок 5), причем в режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения, брызги, т.е. создаются условия перехода к барботажу. Все это способствует увеличению интенсивности массообмена.
Третий режим - режим эмульгирования - возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадки. Накопление жидкости происходит до тех пор, пока сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся по колонне газом не уравновесит силу тяжести жидкости, находящейся в насадке. При этом наступает обращение, или инверсия, фаз (жидкость становится сплошной фазой, а газ - дисперсной). Образуется газо-жидкостная дисперсная система, по внешнему виду напоминающая барботажный слой (пену) или газо-жидкостную эмульсию. Режим эмульгирования начинается в самом узком сечении насадки, плотность засыпки которой, как указывалось, неравномерна по сечению колонны. Путем тщательного регулирования подачи газа режим эмульгирования может быть установлен по всей высоте насадки. Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает (на рисунке 5 этот режим характеризуется почти вертикальным отрезком ВС).
Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн, прежде всего за счет увеличения поверхности контакта фаз, которая в этом случае определяется не только (и не столько) геометрической поверхностью насадки, а поверхностью пузырьков и струй газа в жидкости, заполняющей весь свободный объем насадки. Однако при работе колонны в таком режиме ее гидравлическое сопротивление относительно велико.
В режимах подвисания и эмульгирования целесообразно работать, если повышение гидравлического сопротивления не имеет существенного значения (например, в процессах абсорбции, проводимых при повышенных давлениях). Для абсорберов, работающих при атмосферном давлении, гидравлическое сопротивление может оказаться недопустимо большим, что вызовет необходимость работать в пленочном режиме. Поэтому наиболее эффективный гидродинамический режим в каждом конкретном случае можно установить только путем технико-экономического расчета.
В обычных насадочных колоннах поддержание режима эмульгирования представляет большие трудности. Имеется специальная конструкция насадочных колонн с затопленной насадкой, называемых эмульгационными (рисунок 6).
В колонне 1 режим эмульгирования устанавливают и поддерживают с помощью сливной трубы, выполненной в виде гидравлического затвора 2. Высоту эмульсии в аппарате регулируют посредством вентилей 3. Для более равномерного распределения газа по сечению колонны в ней имеется тарелка 4. Эмульгационные колонны можно рассматривать как насадочные лишь условно. В этих колоннах механизм взаимодействия фаз приближается к барботажному [14].
Рисунок 6 - Эмульгационная насадочная колонна: 1 - колонна; 2 - гидравлический затвор; 3 - вентиль; 4 - распределительная тарелка.
Пределом нагрузки насадочных абсорберов, работающих в пленочных режимах, является точка эмульгирования, или инверсии. В обычных насадочных колоннах режим эмульгирования неустойчив и сразу переходит в захлебывание.
Поэтому эту точку называют точкой захлебывания насадочных колонн. Фиктивная скорость W3 газа, соответствующая пределу нагрузки, определяется по уравнению
(2)
где Sсв - свободное сечение насадки, м2/м2; а - удельная поверхность насадки, м2/м3; L' и G' - расходы жидкости и газа, кг/сек.
Из уравнения (2) можно заключить, что с увеличением плотности орошения снижается предельная скорость газа. В точке инверсии скорость газа уменьшается также с увеличением вязкости жидкости и снижением ее плотности. При одинаковых расходах газа и жидкости скорость газа, соответствующая точке инверсии, выше для более крупной насадки.
Четвертый режим - режим уноса, или обращенного движения жидкости, выносимой из аппарата газовым потоком. Этот режим на практике не используется.
4.3 Физическая и математическая модели удерживающей способности насадки
Основные положения
Течение пленки. Уравнение неразрывности
Уравнение Новье-Стокса для трехмерного течения
для одномерного течения
Учитывая, что при установившемся течении , получаем уравнение для течения жидкости в круглой трубе:
Течение пленки по поверхности канала
Граничные условия: при ; при . Интегрируя уравнение для течения жидкости в круглой трубе по частям, приходим к уравнению [15]:
И за тем, получаем:
Учитывая граничное условие:
при
,
находим с1:
Интегрируя дальше, получаем:
Учитывая граничное условие: при
;
,
где ?р - гидравлическое сопротивление абсорбера, которое находим из уравнения для зернистого слоя
Отсюда
Заключения
В настоящее время объемы потребления природного газа резко возросли и поэтому нужна быстрая подготовка его к транспортировке. Мы должны быстро очищать газ от механических примесей, от сероводорода, углекислого газа, быстро осушить от паров воды. Для этого требуется разработка высокоинтенсивных очистных абсорбционных аппаратов, которые способны быстро очищать большие объемы природного газа. В этом состоит актуальность разработок высокоинтенсивных аппаратов.
Опытными испытаниями установлено, что насадка эффективно работает в диапазоне изменения рабочей скорости газа от 1 до 6,0 м/с, рассчитанной на полное сечение колонны, и имеет при этом невысокое гидравлическое сопротивление. Работа насадки осуществляется в трёх рабочих режимах взаимодействия фаз. Это струйный, подвисания и циркуляционный. Самыми эффективными режимами являются режим подвисания и циркуляционный режим. Эффективность насадки оценивали в процессах с сопротивлением массопереносу в жидкой (десорбция из воды) и газовой (абсорбция водой) фазах. В процессах очистки и осушки природного газа основное сопротивление массопереносу сосредоточено в газовой фазе. Испытание в таком процессе показали, что коэффициент массопередачи имеет значение , высота эквивалентной теоретической ступени. Они демонстрируют, что эффективность аппарата немного выше, а производительность по газовой фазе в 2-4 раза больше, чем широко используемых в промышленности тарельчатых аппаратах.
Аппарат прост в изготовлении, монтаже и эксплуатации.
Экспериментально установленные характеристики аппарата позволяют обоснованно рекомендовать аппарат с высокоскоростной регулярной насадкой к использованию в процессах очистки и осушки природного газа на месторождениях.
Список используемых источников
1. http://www.ionx. uz/ (Официальный сайт Института общей и неорганической химии АН РУз)
2. МСН 2.04.01-98 "Строительная климатология".
3. Проектно-строительная документация "Установки осушки газа на ПХГ Полторацкое", Алматы, 2009г.
4. Технический паспорт Абсорбера 1.1290-310.01-00, г. Сума, 2008г.
5. Экологического кодекса РК за № 212-111 от 09.01.2007г.
6. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами", Алматы, 1996 г.
7. "Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами", г. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1986 г.
8. "Методика расчета выбросов вредных веществ в окружающую среду от неорганизованных источников нефтегазового оборудования" РД39-142-00., М. 2000г. (ОАО "НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА"),
9. Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. РК 3.02.036.99 (ГН 2.1.6.695 - 98) РК 3.02.037.99 (ГН 2.1.6.696 - 98);
10. СНиП II-89-80* "Генеральные планы промышленных предприятий", М-96г.
11. http://ingehim.ru/files/kolonnoe-oborudov.
12. Казиев М.Т. Гидродинамика и массообмен в высокоскоростном массообменном аппарате с вертикалбными решётками и дополнительными переливами (АВРП). - Дис. канд. техн. наук. - М.: ИОНХ, 1984.
13. Казиев М.Т., Садырбаева А.С., Джусенов А.У., Орымбетова Г.Э. Высокоскоростная регулярная насадка для тепломассообменных колонных аппаратов. Положительные решение о выдаче инновационного патента от 25.12.2012г. №12-3/5395.
14. Грабко В.В., Ли В.М., Шевченко Т.А. Современные тепломассообменные устройства для газовых аппаратов. - http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/ukhj/2009_3_4/23. pdf
15. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования/Розен А.М., Мартюшин Е.И., Олевский В.М. И др.; Под ред. докт. хим. наук А.М. Розена. - М. Химия, 1980. - 320 с. ил.
Приложения
Приложения №1
Схема строповки изделия
Приложения №2
Приложения №3
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет материального и теплового балансов и оборудования установки адсорбционной осушки природного газа. Физико-химические основы процесса адсорбции. Адсорбенты, типы адсорберов. Технологическая схема установки адсорбционной осушки и отбензинивания газа.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.05.2019Изучение классификации методов осушки природных газов. Состав основного технологического оборудования и механизм работы установок подготовки газа методом абсорбционной и адсорбционной осушки. Анализ инновационного теплофизического метода осушки газа.
доклад [1,1 M], добавлен 09.03.2016Назначение и цели создания автоматизируемой системы управления технологическими процессами. Приборы и средства автоматизации абсорбционной установки осушки газа. Оценка экономической эффективности применения кориолисовых расходомеров Micro Motion CMF.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 22.04.2015Процесс очистки и осушки сырого газа, поступающего на III очередь Оренбургского ГПЗ. Химизм процесса абсорбционной очистки сырого газа от примесей Н2S, СО2. Краткое техническое описание анализатора АМЕТЕК 4650. Установка и подключение системы Trident.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 31.12.2015Централизации технологических объектов подготовки газа. Конфигурации трубопроводных коммуникаций и расчет рабочего давления. Очистка от механических примесей. Общая оценка процесса осушки газа, способы выделения из него сероводорода и двуокиси углерода.
реферат [992,0 K], добавлен 07.06.2015Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности. Виды установок осушки газа с применением гликолей. Контрольно-измерительные приборы и автоматизация процесса. Расчет освещения и общего сопротивления заземления.
дипломная работа [181,7 K], добавлен 04.05.2013Особенности адсорбционного метода разделения газовых смесей. Свойства адсорбентов. Оборудование и технологическая схема работы адсорбционной установки. Качества и основные свойства газоконденсата, необходимость его стабилизации, сфера его применения.
контрольная работа [396,4 K], добавлен 24.12.2013Функциональное назначение и конструктивное исполнение сепараторов. Разработка конструкции усовершенствованного узла газового сепаратора. Основные параметры режима ручной дуговой сварки. Идентификация потенциальных опасностей проектируемого объекта.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 17.11.2017- Автоматизация установки комплексной подготовки газа заполярного газонефтеконденсатного месторождения
Модернизация системы автоматизации цеха осушки газа путем подбора анализатора температуры точки росы. Описание функциональной схемы автоматизации. Уровень оперативно-производственной службы промысла. Методика расчета экономической эффективности проекта.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 22.04.2015 Схема добычи, транспортировки, хранения газа. Технологический процесс закачки, отбора и хранения газа в пластах-коллекторах и выработках-емкостях. Базисные и пиковые режимы работы подземных хранилищ газа. Газоперекачивающие агрегаты и их устройство.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 14.06.2015
