Разработка предложений по очистке природного газа и переработки кислых газов с получением товарной продукции (серы) (на примере Карачаганакского месторождения) (стр. 10 из 18)
Таблица 7
Категории опасных газовыделений на газовых объектах
| Категории опасности источника выделения | Объемное содержание Н2S в газе, % | Санитарный класс токсичности | Агрессивность по скорости коррозии стенок оборудования, мм/год | Время нарастания концентрации до ПДК в условной рабочей зоне, ч | Максимальное рабочее давление, МПа | Максимальная рабочая температура, оС |
| особо опасные | >6 | 1 | >1 | <1 | >5 | >200 |
| опасные | 3-6 | 2 | 0,1-1 | 1-3 | 2,5-5 | 100-200 |
| умеренно опасные | 0,5-3 | 3 | 0,01-0,1 | 3-6 | 0,3-2,5 | 50-100 |
| малоопасные | до 0,5 | 4 | <0,01 | >6 | <0,3 | <50 |
Таблица 8
Периодичность проверок концентрации вредных веществ в воздухе
| Категории опасности газовыделения | Периодичность контрольных измерений | Процент обследования потенциальных выявленных мест газовыделей |
| 1 | 2 раза в смену | 100 |
| 2 | ежемесячно | 75 |
| 3 | ежедневно | 50 |
| 4 | еженедельно | 25 |
Инвентаризация источников загрязнения атмосферного воздуха проводится в соответствии с ГОСТом 17.2.104-77.
Пункты контроля устраиваются в соответствии РО 52.04.186-89 "Руководство по контролю за загрязнением атмосферы".
Оборудование – передвижная лаборатория типа "Атмосфера-II", газоанализатор типа "Паладий-3", лазерный газоанализатор метана типа 323 ААОI, пробоотборные устройства: электроаспираторы типа ЭА-I, 7А-IA, ЭА-2, ЭА-2С, 822.
Перечень и метод определения загрязняющих атмосферу веществ приведены в таблицу 9.
Таблица 9
Перечень определяемых загрязняющих веществ
| Наименование определенного вещества | Метод определения, наименование НТД |
| Диоксид азота (NO2) | РО52.04.186-89 "Руководство по контролю за загрязнением атмосферы". Улавливание раствором иодида кадмия (фотометрический метод) |
| Диоксид серы (SO2) | РО52.04.186-89Улавливание на пленочный хемосорбент (фотометрический метод) |
| Сероводород (Н2S) | РО52.04.186-891) улавливание из воздуха на пленочных хемосорбентах и его фотометрическое определение (для 0,003-0,075 мг/м3)2) отбор проб в барботеры раствором комплекса кадмия с триэтаноламином (фотометрическое определение) (для 0,004-0,12 мг/м3) |
| Углеводороды (3,4бенз(а)пирен и другие циклические ароматические углероды) | РО52.04.186-89Отбор проб на аэрозольный фильтр и определение методом высокоэффективной жидкостной хроматографии |
3. РАСЧЕТ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ АБСОРБЦИОННОЙ КОЛОННЫ
3.1 Исходные данные к расчету параметров абсорбционной колонны
1) Общая производительность установки по газу при н.у. V0 = 63,4 м3/сек (4 колонны).
Производительность одной абсорбционной колонны V0 = 15,85 м3/сек.
2) Концентрация Н2S в газе
Для первой ступени:
на входе yнI = 914 ∙ 10-3 кг/м3
на выходе yкI = 25 ∙ 10-3 кг/м3
Для второй ступени:
на входе yнII = 25 ∙ 10-3 кг/м3
на выходе yкII = 0,015 ∙ 10-3 кг/м3
3) Содержание примесей в поглотителе:
хнI = 3% (масс.) – для первой ступени
хнII = 0,5% (масс.) – для второй ступени
4) Абсорбция изотермическая
средняя температура потоков в абсорбере t = - 45 оС
5) Давление газа на входе в абсорбер для обеих ступеней Р = 2 МПа
6) Плотность газа при t = 20 оС, ρ = 0,846 кг/м3
при н.у. ρ0 = 0,724 кг/м3
3.2 Устройство абсорбционного насадочного аппарата
Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: 1) поверхностные и пленочные; 2) насадочные; 3) барботажные (тарельчатые); 4) распыливающие.
Следует отметить, что аппараты большинства конструкций весьма широко применяются и для проведения других массообменных процессов.
Предлагаемая насадочная колонна получила широкое распространение в промышленности в качестве абсорбера. Основными достоинствами насадочных колонн являются простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление, дешевизна и относительно длительный контакт фаз.
Основными узлами насадочных аппаратов в соответствии с рисунком 11 являются приспособления (1), распределяющие жидкость по насадке, насадочные тела (2), перераспределители жидкости (3) и опорные решетки (4).
1 – распределитель жидкости; 2 – насадки; 3 – перераспределитель жидкости; 4 – опорные решетки
Рисунок 8. Насадочный абсорбер
Для того, чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требования: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться орошающей жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.
Насадок, полностью удовлетворяющих всем требованиям, не существует, так как, например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразную по форме и размерам насадки /19, 21/, которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции. Насадки изготавливают из разнообразных материалов (керамика, фарфор, сталь, пластмассы и др.), выбор которых диктуется величиной удельной поверхности насадки, смачиваемостью и коррозионной стойкостью.
3.3 Расчет первой и второй ступени абсорбционной колонны
Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи /19/.
(3.1)
где Кх, Ку – коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазе кг/(м2 ∙ с).
3.3.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
Массу кислых газов (КГ), переходящих в процессе абсорбции из газовой смеси (Г) в поглотитель за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:
(3.2) 
где L, G – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с; 
- начальная и конечная концентрация кислых газов в поглотителе (метанол) кгКГ/кгМ; - начальная и конечная концентрация кислых газов в природном газе, кгКГ/кгГ.Выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчете размерности.
(3.3)где ρоу = 0,724 кг/м3 – средняя плотность природного газа при нормальном условии.
Получим:
Конечная концентрация примесей в поглотителе
обуславливает его расход (который, в свою очередь, влияет на размеры как абсорбера, так и десорбера), а также часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и ее регенерацией. Поэтому выбирают исходя из оптимального расхода поглотителя /5/. Для нефтехимических производств расход поглотителя L принимают в 1,5 раза больше минимального Lmin /21/. В этом случае конечную концентрацию определяют из уравнения материального баланса, используя данные по равновесию, в соответствии с рисунком. 
(3.4)В данном случае линия равновесия показывает связь между концентрациями распределенного вещества в фазах и выражается уравнением прямой
т.к. Р = const и t = const /19, 21/.
Из уравнения (3.4) следует:
где
- концентрация Н2S в жидкости (метаноле), равновесная с газом начального состава.Уравнение прямой, выражающее зависимость между рабочими концентрациями, называемое рабочей линией процесса, находится из уравнения материального баланса /19, 21/.
(3.5)Интегрируя уравнение (3.5) в пределах от начальных до конечных концентраций
и 
, получим