Gas8 Làm Ngọt Khí bằng DEA

Tài Liệu học mô phỏng hysys mô phỏng thiết bị

Làm ngọt khí bằng DEA Nội dung Trong bài này, mô phỏng một nhà máy xử lý khí acid điển hình. Dòng khí tự nhiên bão hòa hơi nước được đưa vào thiết bị hấp thụ bằng amin (amine contactor). Dung dịch Diethanolamine (DEA) 28% khối lượng trong nước được dùng làm chất hấp thụ. Thiết bị contactor gồm 20 đĩa thực tế. Dung dịch amine bão hòa (rich amin) được đưa vào tháp tách nhanh, được giảm áp từ áp suất 6900 kPa trong thiết bị contactor xuống còn 620 kPa trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt giữa hai dòng amin rich/lean, tại đây dòng amin tái sinh (lean amin) sẽ gia nhiệt cho dòng amin bão hoà (rich amin) tới nhiệt độ 95 o C. Thiết bị tái sinh (regenerator) cũng gồm 20 đĩa. Khí acid ra khỏi regenerator ở 50 o C, trong khi dòng amine tái sinh có nhiệt độ khoảng 110 o C. Dòng amine tái sinh được làm lạnh và quay trở lại Contactor. Mục tiêu Sau khi hoàn thành bài này bạn có thể: • Mô phỏng tháp Amine trong Hysys • Cung cấp các tham số đĩa để tính toán hiệu quả cho tháp • Sử dụng Set Operation • Sử dụng Spreadsheet Yêu cầu Trước khi bắt đầu bài này bạn cần phải: • Hoàn thành các module 1, 2, 3, và 4. 1 Sơ đồ công nghệ s 2 Sơ đồ tháp hấp thụ 3 Sơ đồ tháp tái sinh 4 Xây dựng mô phỏng Tạo lập cơ sở mô phỏng Với case này, sử dụng Amines Property Package với các cấu tử sau: N 2 , H 2 S, CO 2 , C 1 , C 2 , C 3 , i-C 4 , n-C 4 , i-C 5 , n-C 5 , C 6 , H 2 O, DEA. Amines Property Package Trong Amines Property Package có các mô hình nhiệt động được phát triển bởi D.B. Robinson & Associates áp dụng cho mô phỏng các nhà máy amine (độc quyền của hãng AMSIM). Các thông số động học và cân bằng của khí acid trong dung dịch alkanolamine trong nước có chứa H 2 S và CO 2 bao gồm trong property package. Amines property package được trang bị dựa trên các nghiên cứu của D. B. Robinson, một số thông tin chưa được công bố và các tài liệu tham khảo kỹ thuật. Amines package kết hợp mô hình số đĩa thực tế để mô phỏng tháp. Dựa trên tính toán cấu tử H 2 S và CO 2 để tính toán đường kính tháp cho cả hai quá trình hấp thụ và tái sinh. Trong Amines Property Package không chứa các cấu tử giả định Nồng độ dung dịch amin trong nước Amin %kl MEA 15-20 DEA 25-35 TEA,MDEA 35-50 DGA 45-65 5 Nhập các dòng cho sơ đồ mô phỏng Nhập dòng nguyên liệu: 1. Nhập dòng khí nguyên liệu vào với các tham số sau: In this cell… Enter Name Sour Gas Temperature 25 o C (75 o F) Pressure 6900 kPa (1000 psia) Molar Flow 1250 kgmole/h (25 MMSCFD) Component Mole Fraction N 2 0.0016 H 2 S 0.0172 CO 2 0.0412 C 1 0.8692 C 2 0.0393 C 3 0.0093 i-C 4 0.0026 n-C 4 0.0029 i-C 5 0.0014 n-C 5 0.0012 C 6 0.0018 H 2 O 0.0122 DEA 0.0 6 2. Nhập dòng thứ 2 để bổ sung cho dòng lean amine vào thiết bị Amine Contactor với các tham số sau: In this cell… Enter Name DEA to Contactor Temperature 35 o C (95 o F) Pressure 6850 kPa ( 995 psia ) LiaVol Flow 43m 3 /h (190 USGPM ) Component Mass Fraction H 2 O 0.72 DEA 0.28 Nhập các thiết bị cho sơ đồ mô phỏng Tháp tách (Separator Operation) Nước tự do được tách khỏi khí bằng thiết bị phân tách FWKO TK. Add Seperator và cung cấp các thông tin sau: In this cell… Enter Connections Name FWKO TK Feed Sour Gas Vapour Outlet Gas to Contactor Liquid Outlet FWKO Chắc chắn bạn đã nhập dung dich DEA/H 2 O với nồng độ phần khối lượng Lưu lượng dòng nước trong FWKO là bao nhiêu? 7 Tháp hấp thụ (Contactor Operation) Amine Contactor được mô phỏng bằng Absorber operation trong Hysys. Nhập Absorber column với các tham số sau: In this cell… Enter Connection Name DEA Contactor No of Stages 20 Top Stage Feed Gas to Contactor Bottom Stage Feed Gas to Contactor Ovhd Vapour Sweet Gas Bottoms Liquid Rich DEA Pressures Top 6850 kPa (995 psia ) Bottom 6900 kPa ( 1000 psia ) Estimates Top Temperature 40 o C (100 o F) Bottom Temperature 70 o F (160 o F) Ovhd Vap Rate 1245 kmole/h ( 25 MMSCFD ) Amines Property Package yêu cầu số đĩa thực tế được sử dụng trong tính toán tháp hấp thụ và tháp tái sinh. Với mô hình này, trong HYSYS, các cấu tử CO 2 và H 2 S có thành phần phần mol thay đổi theo các đĩa (trong khí giảm dần từ dưới lên). Quá trình tính toán thực hiện trong tháp là một phần của Amines Package. Các tham số của đĩa cần cung cấp đầy đủ, được tính toán theo chiều cao giả định của lớp chất lỏng trên đĩa và thời gian tiếp xúc của hơi trong pha lỏng. Để nhập các tham số của đĩa, mở Tray Section Property view, vào Object Navigator. 8 1. Bấm Navigator hoặc sử dụng phím F3 để mở Object Navigator 2. Chọn DEA Contactor từ Flowsheets và TS-1 từ Unit Operations. 3. Bấm View để mở giao diện Tray Section property 4. Trong giao diện Tray Section property, vào Sizing page trong Rating tab và nhập kích thước như trong hình dưới đây. 5. Đóng giao diện này lại khi bạn đã thực hiện xong 6. Chạy Column 7. Khi Column đã được hội tụ, di chuyển tới Effeciencies page trong Parameters tab. Các tham số của đĩa chỉ được nhập tại giao diện Tray Section Property 9 8. Chọn ô Component trong Efficiency Type để xem thành phần các cấu tử trên mỗi đĩa của tháp. Van (Valve Operation) Rich DEA từ tháp hấp thụ (Absorber) được chuyển trực tiếp qua van, VLV-100, áp suất giảm tới 620 kPa (90 psia) được đưa tới tháp tách. Nhập van với các thông số sau: In this cell Enter Connections Inlet Rich DEA Outlet DEA to Flash TK Work Sheet Pressure of DEA to Flash TK 620 kPa (90 psia) Nồng độ H 2 S và CO 2 trong khí ngọt là bao nhiêu? 10 . số sau: In this cell Enter Connections Inlet Rich DEA Outlet DEA to Flash TK Work Sheet Pressure of DEA to Flash TK 620 kPa (90 psia) Nồng độ H 2 S và. In this cell… Enter Connections Inlet DEA to Pump Outlet DEA to Recycle Energy Pump Q Work Sheet Temperature for DEA to Recycle 35 o C (95 o F) Adding