Sistemas De Aminas

Consideraciones Generales

El Equipo y los métodos para el diseño de los equipos son similares para ambos sistemas MEA y DEA. Para otros sistemas de amina, el licenciante debe ser contactados para obtener información detallada de diseño.

Absorbedores de Amina

Los Absorbedores de amina a través de flujo en contracorriente usan una bandeja o torre empacada para proporcionar una mezcla íntima entre la solución de amina y el gas ácido. Torres de diámetro pequeño utilizan típicamente empaques de acero inoxidable, mientras que torres más grandes utilizan bandejas de acero inoxidable. Para un sistema que utiliza la solución con concentraciones y cargas recomendadas, una torre real con 20 bandejas es normal. Las variaciones en las concentraciones de soluciones y cargas puede requerir una mayor investigación para determinar el número de bandejas.

Los Absorbedores de aminas para pequeños caudales de gas incluyen comúnmente una sección de lavador de gases integral en la parte inferior de la torre.

El Scrubber será del mismo diámetro que se requiere para la sección del absorbedor.

El Gas que sale del scrubber pasará a través de un eliminador de niebla y luego una bandeja de chimenea. El Propósito de este scrubber es eliminar agua e hidrocarburos liquidos a partir del gas para ayudar a proteger la solución de amina de la contaminación.

Los Absorbedores de amina para caudales de gas más grandes normalmente tienen un separador scrubber o un separador de micro-fibra de modo que la altura de la torre se puede disminuir. Este recipiente debe ser diseñado de acuerdo con las directrices de dos fases de diseño de separador.

Para los sistemas de amina con grandes caudales de gas y grandes caudales de amina, un scrubber debe ser considerado para recuperar el gas dulce de salida para recuperar el arrastre debido a la formación de espuma. El gas que sale de un absorbedor de amina está saturado con vapor de agua y puede requerir la deshidratación.

Tasa de Circulación de las Aminas

Las tasas de circulación para sistemas de amina se pueden determinar a partir de los caudales de gas ácido mediante la selección de una concentración de la solución y una carga de gas ácido.

La siguiente Ecuación puede ser utilizada:

UNIDADES DE CAMPO

Donde:

LMEA = Tasa de circulación de la solución MEA, m3/h (gpm)LDEA = Tasa de circulación de la solución DEA, m3/h (gpm)Qg= Tasa de Flujo de gas, std m3/h (MMSCFD)XA= reducción requerida en la fracción total de gas ácido, moles de gas ácido eliminado /gas de entrada en moles. Nota: XA representa moles de todos los componentes ácidos, es decir, CO2, H2S y mercaptanos, como MEA y DEA no son selectivosC= Fracción en peso de amina, kg amina/ kg de solución (lbs de amina/ lbs solución)∫= densidad de la solución, kg/m3 (lbs/gal)AL= carga del gas ácido, moles del gas ácido/ moles de amina

La gravedad específica de la solución de amina a varias concentraciones y temperaturas puede ser encontrada en la figura 1-32 y 1-33.

Para fines de diseño, se recomiendan las siguientes concentraciones y cargas de soluciones para proporcionar un sistema eficaz y sin tasas de corrosión excesiva:

Concentración de la solución MEA – 20 wt% MEA

Concentración de la solución DEA – 35 wt% DEA

Carga del MEA para un gas ácido – 0.33 moles de gas ácido/ mol de MEA

Cargas del DEA para un gas ácido – 0.5 moles de gas ácido/ mol de DEA

Densidad del MEA – 8.41 lbs/gal

Densidad del DEA – 8.71 lbs/gal

Usando las concentraciones recomendadas y gravedades específicas en 20 C de la ecuación 1-33:

El uso de estos límites de diseño, las tasas de circulación necesarias se pueden determinar a partir de la Ecuación 1-11 Ecuación 1-12:

La tasa de circulación determinada con las ecuaciones anteriores se debe aumentar en un 10-15% para suministrar un exceso de amina.

Las tarifas así determinados se pueden usar para seleccionar el tamaño y todos los equipos y tuberías.

Calor De Reacción

MEA y (MDEA) son soluciones básicas.

Estas soluciones reaccionan con el sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono para formar una sal. El proceso de absorción de los gases ácidos genera calor.

Los calores de reacción tienden a variar con la carga de gas ácido y las concentraciones de la solución.

Con una concentración de la solución a partir de 15-25% en peso de MEA

El calor de reacción de H2S absorbida varía de 550 a 670 BTU / libra (1,280,000-1,558,000 J / kg) y

El calor de la reacción de CO2 de 620 a 700 Btu / lb (1,442,000-1,628,000 J / kg).

Con una concentración de la solución de 25-35% en peso de DEA

El calor de la reacción de H2S absorbido varía de 500 a 600 Btu / libra (1,163,000- 1.396.000 J / kg) y

El calor de la reacción de CO2 de 580 a 650 Btu / lb (1,349,000-1, 512 000 J / kg).

Tablas 1-5 y 1-6 dan el calor de reacción de CO2 y H2S con diferentes concentraciones de la solución de la DEA.

El calor de reacción se libera cuando la amina y el primer contacto de gas ácido y reaccionan.

Por lo tanto, la mayor parte del calentamiento tiene lugar en la parte inferior del contactor cerca de la boquilla de entrada de gas. A medida que el gas sube a la torre intercambia calor con la amina y deja la torre a una temperatura ligeramente superior a la amina de entrada.

La amina de entrada es típicamente 5,5° C (10°F) más caliente que el gas de entrada.

La temperatura de salida de amina se puede estimar a través de un balance de calor alrededor de la columna donde el calor en la columna es la suma de la

Calor en la entrada del gas de alimentación

Calor en la entrada de amina y

El calor debido al calor de reacción

El calor que sale de la columna está en la corriente de gas de salida, la corriente de amina rica, y las pérdidas de calor en la columna a la atmósfera.

Tanque Flash

La solución de amina rica del absorbedor se flasheará para eliminar cualquier hidrocarburo absorbido. Una pequeña cantidad de gases ácidos también flashearán cuando se reduce la presión.

Los hidrocarburos disueltos deben flashear a la fase de vapor y ser eliminado. Una pequeña cantidad de líquido de hidrocarburo se puede recolectar en este separador.Por lo tanto, es conveniente eliminar estos hidrocarburos líquidos.

Alternativamente, si el gas de entrada al absorbedor contiene un alto porcentaje de hidrocarburos más pesados, un recipiente de vaporización instantánea trifásica se puede instalar para separar hidrocarburos líquidos de la amina rica.

Normalmente, estos tanques flash proporcionan de 2-3 minutos de tiempo de retención para la solución de amina mientras opera la mitad. La determinación de la tasa de flujo y la composición del gas evaporado en este recipiente requiere el uso de un programa de simulación por ordenador.

Reboiler de Amina

Proporciona la entrada de calor a un separador de amina, que invierte las reacciones químicas y se va a los gases ácidos. El duty de calor del reboiler de amina varía con el diseño del sistema. Cuanto mayor sea la potencia del hervidor, mayor será el deber condensador.

Esto da una relación de reflujo mayor y por lo tanto una columna más pequeña con un menor número de bandejas. Cuanto menor sea la potencia del hervidor, menor será la relación de reflujo y por lo tanto la torre necesitará más bandejas.

Típicamente, para un separador de veinte bandejas las funciones del rehervidor serán las siguientes:

Sistema MEA -1000-1200 BTU / libra (280 a 330 MJ / m3) de solución pobre.

sistema DEA -900-1000 BTU / libra (250-280 MJ m3 /) solución pobre.

Por lo tanto, el duty del rehervidor se puede estimar:

Las ecuaciones (1-13) y (1-14)

Donde:

Qreb = duty del rehervidor, W (Btu/h)

LMEA = Tasa de circulación MEA, m3/h (gpm)

LDEA = Tasa de Circulación DEA, m3/h (gpm)

Los rehervidores deben ser diseñados para proporcionar las funciones que se muestran arriba.

Esto luego fijar el duty del condensador y la relación de reflujo para que coincida con el separador con veinte bandejas.

La temperatura de funcionamiento para rehervidor amina se determina por la presión de funcionamiento y de la concentración de la solución magra.

Rangos de temperatura del reboiler típicas son las siguientes:

MEA reboiler -225-260 ° F (107-127 ° C)

DEA reboiler -230 a 250 ° F (110-121 ° C)

Para fines de diseño, la temperatura del rehervidor para un separador que opera a 10 psig (69 kPa) puede suponerse que es 245° F (118° C) durante 20% de MEA, y 250 ° F (121 ° C) para el 35% de la DEA.

Punto de ebullición Vs curvas de concentración de la solución a diferentes presiones se muestran en la Figura 1 a 34 y de 1 a 35.

Stripper de Amina

Usa el calor del rehervidor para invertir las reacciones químicas con CO2 y H2S y para generar vapor.