Диссертация (1172997), страница 20
Текст из файла (страница 20)
% выходит изуравнительной емкости при температуре около 193 °C и стекает самотеком втеплообменник второй ступени «насыщенный ТЭГ - регенерированный ТЭГ»(6), в котором охлаждается до 110 оС. Далее регенерированный ТЭГ охлаждаетсяв теплообменнике первой ступени «насыщенный ТЭГ - регенерированный ТЭГ»(2) до 75 оС. Прежде чем попасть в циркуляционные насосы гликоля (12),обезвоженный ТЭГ охлаждается в холодильнике гликоля (11) до 42 °Cхладагентом.
Из холодильника (11) регенерированный ТЭГ поступает в линиювсасывания циркуляционного насоса (12) и далее в абсорбер для осушки газа.В процессе эксплуатации установок осушки газа и регенерации гликоля вТЭГ происходит накопление минеральных солей [42, 46], механическихпримесей, а также продуктов, образующихся в гликоле при его циркуляции всистеме.
К ним относятся продукты коррозии оборудования и продуктыразложения (деструкции) гликоля – кислоты, ПЭГ, спирты, эфиры гликолей [17,25, 26, 41, 42, 113-115]. Накопление примесей в растворе гликоля приводит к142тому, что в различных аппаратах систем осушки и регенерации наблюдаетсяобразование отложений, которые забивают фильтры, уменьшают эффективностьабсорбера, ребойлера и теплообменного оборудования.
В конечном счете этоприводит к сбоям технологического процесса и повышению потерь гликоля.Примеси в растворах гликолей снижают их поглощающую способность. Врезультате этого циркулирующий в установке гликоль становится непригоднымдля дальнейшего использования и подлежит замене [46].При поиске показателей качества ТЭГ системы осушки газа и регенерациигликоля в литературе были найдены лишь общие характеристики ирекомендации по его мониторингу [9, 16, 120]. При использовании ТЭГ дляпонижения точки росы, очевидно, что его замену нужно производить тогда,когда точка росы повышается, по сравнению с заданной, и для достижениятребуемой точки росы требуется существенно изменить режимы работыустановки осушки.
Однако соответствие параметра точки росы заданномузначению не означает, что это позволит избежать других проблем сэксплуатацией системы, которые были описаны выше. Таким образом,стандартизация и количественная оценка параметров качества ТЭГ системыосушки газа является актуальной задачей.При оценке загрязненности ТЭГ системы осушки газа концентрациядиэтиленгликоля (ДЭГ) не будет являться важным показателем, так как в малыхконцентрациях данное вещество не ухудшит гигроскопичность ТЭГ и неповлияет на режимы работы системы регенерации. Температура кипениямоноэтиленгликоля (МЭГ) 197,6оС [27]. Учитывая, что температурарегенерации ТЭГ составляет 204 оС, присутствие МЭГ в ТЭГ системы осушкигаза маловероятно.В качестве показателя кислотности целесообразно использовать величинуpH, а не общую концентрацию кислот по ГОСТ 19710-83, так как в растворахТЭГ, контактировавших с газом, содержащим CO2, присутствует раствореннаяуглекислота в различных формах: CO32- и HCO3-.
Измерить концентрацию143растворенной углекислоты методом, указанным в ГОСТ 19710-83 (титрованиемщелочью), можно лишь с большой погрешностью 113].В отличие от МЭГ, растворимость углеводородов в котором невелика,особенностью ТЭГ является способность его концентрированных растворовпоглощатьуглеводороды(особенноароматические)[21].Накоплениеуглеводородов в ТЭГ может привести к ряду негативных последствий, а именно[121]: Привысокойконцентрацииуглеводородов в гликолевозможнообразование эмульсии, которая в виде пленки осаждается на поверхностижаровых труб испарителя в системе регенерации. Шламовый осадок, который образуется при взаимодействии продуктовразложениягликоляитяжелыхуглеводородов,можетзабиватьтеплообменники и внутренние устройства абсорберов, в частностимассообменные тарелки и фильтры доулавливания ТЭГ на выходе газа изаппарата. Забивание контактных элементов абсорберов приводит не только к ихизносу, но и к ухудшению массообмена между газом и гликолем,увеличениюперепададавлениянаустановке,снижениюобщейэффективности процесса осушки. Вспенивание и унос ТЭГ.
Этот эффект усиливается за счет высокойвязкости ТЭГ.В ТЭГ могут накапливаться и другие загрязняющие вещества: соли (нетолько хлористые), механические примеси (в том числе твердые частицыпродуктов коррозии), ПЭГ [60, 62, 63, 118].Таким образом, в качестве основных показателей качества растворов ТЭГбыли выбраны следующие: концентрация ТЭГ, остатка после прокаливания,железа, хлоридов, солей (минерализация), механических примесей, ПЭГ,углеводородов и pH среды.144Эти показатели измеряли в образцах растворов насыщенного ирегенерированного ТЭГ, отобранных в точках, указанных на рисунок 65 в июле2015 г.Содержание механических примесей определяли по ГОСТ Р 50558-93,метод 2 [ГОСТ Р 50558-93]. рН измеряли на ионометре/кондуктометре.Содержание остатка после прокаливания определяли прокаливанием при 600 оСдо постоянной массы.
Для определения концентрации железа использовалиметод атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) с ионизацией в пламени[Брицке М.Э., 1982, Алемасова А.С., 2003]. Концентрацию ТЭГ в образцахопределяли методом газовой хроматографии [К. Хайвер., 1993, Гольберт К.А.,1990]. Анализ выполняли на газовом хроматографе Shimadzu GC-2010 сдетектором по теплопроводности (ДТП). Разделение проводили на колонкеZebron ZB-FFAP. Концентрацию хлорид-ионов в образцах ТЭГ определялиметодом ионообменной ВЭЖХ [Стыскин Е.Л., 1986]. Анализ выполняли нажидкостном хроматографе DIONEX ICS-5000.
Разделение проводили на колонкеDIONEXOmniPacPAX-100,детектированиекондуктометрическоессупрессором. Молекулярную массу и концентрацию ПЭГ определяли методомВЭЖХ [Стыскин Е.Л., 1986]. Анализ выполняли на жидкостном хроматографеShimadzu LC-20A с низкотемпературным лазерным светорассеивающимдетектором ELSD-LT. Разделение проводили на колонке Shodex Asahipak GF310 HQ, температура колонки 40 оС, элюент ацетонитрил/вода 20:80, скоростьподвижной фазы 0,6 мл/мин.
Для определения концентрации и молекулярноймассы ПЭГ хроматограф калибровали по набору стандартов Polymer KitsPolyethylene Glycol PEG-10.Для идентификации присутствия в растворе ТЭГ примесей нефти иуглеводородовиспользовалиметодгазовойхроматомасс-спектрометрии[Лебедев А.Т., 2003]. Анализ проводили на газовом хроматомасс-спектрометреShimadzu GCMS QP-2010. Разделение проводили на колонке Ultra ALLOY-5 припрограммировании температуры колонки от 40 оС до 320 оС со скоростью 20оС/мин.
Температура испарения пробы 400 оС, температура интерфейса 280 оС,145ионного источника 250 оС, напряжение на детекторе 1 кВ, диапазон масс (m/z)35-800. Идентификацию компонентов проводили по библиотеке масс-спектровNIST 11.Химический состав насыщенного и регенерированного растворов ТЭГприведен в таблица 19.Таблица 19 - Химический состав насыщенного и регенерированного ТЭГ изсистемы регенерации платформы ПА-БНаименование показателярНКонцентрация механических примесей,% масс.Остаток после прокаливания, % масс.Концентрация железа, мг/дм3Концентрация хлорид-ионов, мг/дм3Концентрация олигомеров ПЭГ (ГХ),г/дм3Концентрация углеводородов, мг/дм3Молекулярная масса Mw ПЭГ, ДаКонцентрация (ГХ), % мас.ТЭГВодаДЭГСуммарно пентаэтиленгликоль,гексаэтиленгликоль игептаэтиленгликольТЭГ насыщенный ТЭГ регенерированный7,507,750,140,0810,0042,08170,0030,672027,022,0Следы300Следы30096,80,20,22,797,40,10,22,2Хроматографическим анализом насыщенного и регенерированного ТЭГхарактерные компоненты нефти (в первую очередь нормальные и изоалканы) необнаружены.
На хроматограмме насыщенного ТЭГ по масс-спектрам в следовыхколичествах были идентифицированы пики изобутана (совпадение 88 %),циклопентана (87 %), метилциклопентана (92 %), циклогексана (94 %), бензола(94 %), метилциклогексана (95 %)и толуола (97 %). На хроматограммерегенерированного ТЭГ обнаружены незначительные количества изобутана.Очевидно, что все углеводороды с температурой кипения ниже 204 оС удаляютсяиз ТЭГ во время регенерации.146Необходимо обратить внимание, что в ТЭГ системы осушки газа ирегенерации обнаружены олигомеры ПЭГ с относительно низкой молекулярноймассой, но в значительном количестве.Мыпредполагаем,чтонарядусобразованиемобнаруженныхпентаэтиленгликоля, гексаэтиленгликоля и гептаэтиленгликоля образованиевысокомолекулярных олигомеров ПЭГ также имеет место в испарителе.
Приснижениитемпературыотиспарителякабсорберурастворимостьвысокомолекулярных олигомеров ПЭГ в ТЭГ снижается и происходит ихотложение на внутренних стенках оборудования и трубопроводов системы.Однако, это предположение нуждается в проверке и подтверждении.По данным материального баланса системы регенерации ТЭГ циркуляциянасыщенного ТЭГ составляет 6334 кг/ч, регенерированного (из-за удаленияводы) - 6114 кг/ч. При 20 оС плотность водного раствора ТЭГ с концентрацией97,4 % масс. составляет 1122,4 кг/м3, а с концентрацией 96,8 % масс.
– 1122,1кг/м3. Следовательно, объемный поток раствора составляет 5,4473 м3/ч длярегенерированного и 5,6447 м3/ч для насыщенного МЭГ.На основании данных о количественном составе насыщенного ирегенерированного ТЭГ, приведенных в таблица 19, и о их расходах былирассчитаны массовые потоки загрязняющих веществ, циркулирующих в системеосушки газа и регенерации ТЭГ платформы ПА-Б. Результаты расчетаприведены в таблица 20.Таблица 20 - Результат расчета количества примесей и загрязняющих веществ,циркулирующих в системе осушки газа и регенерации ТЭГ платформы ПА-БИсходные данныеМассовый поток механических примесейкг/ч (кг/г)Остаток после прокаливаниякг/ч (кг/г)Массовый поток железакг/ч (кг/г)Массовый поток солейкг/ч (кг/г)Регенерированный ТЭГНасыщенныйТЭГ5,0 (43800)8,9 (77964)-3,9 (-34164)0,2 (1752)0,3 (2628)-0,1 (-876)0,004 (35)0,012 (105)-0,008 (-70)0,163 (1428)0,226 (1980)-0,063 (-552)Разность147Массовый поток хлоридовкг/ч (кг/г)Массовый поток ПЭГкг/ч (кг/г)0,109 (955)0,096 (841)0,013 (114)119,8 (1049446)152,4 (1335024)-32,6 (-285576)На основании расчетов и сравнения массовых потоков насыщенного ирегенерированного растворов ТЭГ, а также качества ТЭГ марки А по ТУ 2422075-05766801-2006 предлагаются следующие количественные характеристикикачества ТЭГ (таблица 21).Принимая во внимание, что скорость деструкции ТЭГ возрастет приувеличении концентрации продуктов деградации, следует проводить анализрастворов ТЭГ на соответствие указанным параметрам не реже двух раз в год.При выявлении несоответствий рекомендуется проведение корректирующихмероприятий: использование (дополнительных) фильтров для сниженияконцентрации механических примесей, подача ТЭГ на обессоливание дляудаления растворенных солей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
