ЦИФРОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ В ИНЖЕНЕРНОЙ СРЕДЕ RTSIM

Моделирование технологических процессов нефтегазохимического комплекса представляет большой интерес. Нефтегазоперерабатывающая отрасль является взрывопожароопасной, с дорогим сырьем и продуктами. Любое вмешательство в процесс, даже при условии его улучшения, необходимо проводить сначала на моделях, а при успешном моделировании, применять на промышленных установках.

Установка аминовой очистки кислых газов является неотъемлемой в процессах переработки сернистых нефтей и газов. Важным компонентом процесса является абсорбент. В аминовой очистке в качестве абсорбента выступают амины. Моделирование процесса, при котором можно получить рациональный технологический режим позволяющий получить максимально очищенный газ при минимальном расходе абсорбента, является актуальной задачей и позволяет как снизить материальные затраты на проведение подобных экспериментов, так и провести исследование в безопасности, находясь за компьютером [1-4]. 

При цифровом моделировании процесса аминовой очистки кислых газов в среде РТСИМ.карьера решается задача безопасного исследования процесса, при котором проводится определение необходимого количества абсорбента, подаваемого в абсорбер, при минимальном содержании сероводорода в отходящем газе.

2.1 Абсорбция

Методы очистки, как абсорбционный, адсорбционный и каталитический, позволяют удалить из газа сероводород, диоксид углерода, сероуглерод и меркаптаны [5-6].
Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями – абсорбентами. Этот процесс избирательный и обратимый.

Насадочный абсорбер – аппарат, в котором происходит процесс абсорбции, конструктивно представляет собой колонну, внутри которой расположена опорная решетка с насыпанной нерегулярной насадкой (кольца Рашига, Паля и др.) или устанавливаются правильно уложенные, регулярные насадки, представляющие собой различного рода пластины, располагающиеся параллельно вертикальной оси абсорбера. Сверху в аппарат поступает абсорбент, при движении жидкости вниз он распределяется по поверхности тонкой плёнкой. Газ движется снизу-вверх, контактируя при этом с жидким слоем.

2.2 Установка аминовой очистки

Аминовая очистка — это процесс удаления кислых компонентов из газовых смесей с использованием аминов. Этот метод широко применяется в химической промышленности для очистки газов от сероводорода, углекислого газа, хлористого и фтористого водорода, а также других кислых примесей.

Существует несколько видов аминовой очистки, которые различаются типом используемого амина и условиями проведения процесса: моноэтаноламиновая, диэтаноламиновая и метилдиэтаноламиновая очистки.

К основным этапам аминовой очистки относят подготовку газа, абсорбцию, десорбцию и обработку отходов.

Преимуществами этого метода являются высокая эффективность очистки, возможность работы с различными типами газов и относительная простота процесса. 

Наибольшей популярностью процесс аминовой очистки пользуется при очистке нефти и нефтепродуктов. Таким образом удается уменьшить содержание серы и снизить выброс вредных веществ в окружающую среду, более эффективно использовать сырье и уменьшить количество отходов.

Для изучения и цифрового моделирования процесса аминовой очистки кислых газов применялось программное обеспечение РТСИМ.карьера. В РТСИМ абсорбер представляет собой насадочную колонну, в нижнюю часть которой подается кислый газ, а в верхнюю - абсорбент МЭА. На линии подачи кислого газа и на линии очищенного газа на границу установки находятся анализаторы, по показаниям которых можно определить содержание сероводорода в газе (рис. 1).

Рисунок 1. Установка аминовой очистки кислого газа в среде РТСИМ.Карьера

Для изучения влияния расхода МЭА на содержание сероводорода к границе установки, в РТСИМ.Карьера было смоделировано две ситуации: увеличение расхода МЭА до 32000 кг/ч и уменьшение расхода абсорбента до 21000 кг/ч (рис. 2, 3).

Рисунок 2. Влияние уменьшения расхода МЭА на содержание сероводорода в отходящем газе

Рисунок 3. Влияние увеличения расхода МЭА на содержание сероводорода в отходящем газе

Цифровая модель установки аминовой очистки позволяет без вреда окружающей среде изучить данный технологический процесс. Изменяя подачу абсорбера, установили закономерности изменения содержания кислых газов. Увеличение расхода абсорбента приводит к снижению содержания сероводорода в отходящем газе, но максимальное увеличение расхода МЭА приводит к захлебыванию колонны и срабатыванию паз. Уменьшение расхода абсорбента, как и должно быть - приводит к увеличению содержания сероводорода в отходящем газе. Исходя из вышесказанного рекомендуется использовать режим, в котором подается 25000 кг/ч МЭА и при этом процентное содержание сероводорода на выходе составляет 14%.