Dòng amin giầu được chảy ra từ tháp tiếp xúc với áp suất từ 6900 kPa giảm xuống còn 620 kPa trước khi nó vào thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng amin giầu và amin nghèo, ở đó nó được gia n
Trang 1ASPEN HYSYS Làm ngọt khí chua bằng DEA
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mở đầu
Trong ví dụ này, một khí chua tiêu biểu được xử ly trong điều kiện nhẹ nhàng sẽ được mô phỏng Một dòng khí tự nhiên đã được tách nước được nạp cho một tháp tiếp xúc amin Với ví dụ này, Diethanolamine (DEA) với một nồng độ 28% khối lượng trong trước được sử dụng như một môi trường hấp thụ Tháp tiếp xúc bao gồm 20 đĩa thực Dòng amin giầu được chảy ra từ tháp tiếp xúc với áp suất từ 6900 kPa giảm xuống còn 620 kPa trước khi nó vào thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng amin giầu và amin nghèo, ở đó nó được gia nhiệt đến nhiệt độ 95 0 C để làm nguyên liệu cho tháp tái sinh Tháp tái sinh cũng bao gồm 20 đĩa thực Khí chua bị loại bỏ khỏi tháp tái sinh ở 50 0 C, trong khi amin nghèo được đưa ra ở xấp xỉ 110 0 C Amin nghèo được làm lạnh và quay vòng trở lại tháp tiếp xúc.
Trang 2“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mục đích
Ngay khi chúng ta hoàn thành phần này, chúng ta sẽ
có thể:
Mô phỏng các tháp amin trong Hysys
Cung cấp các kích thước đĩa để tính các hiệu suất thành phần cho các tháp amin
Sử dụng thiết bị đồng bộ
Sử dụng bảng tính
Sơ đồ của quá trình
Trang 3“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Định nghĩa cơ sở mô phỏng
Với dự án này, chúng ta sẽ sử dụng gói tính chất Amines với các hợp phần như sau: N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6, H2O, và DEAmine Sử dụng các mô hình nhiệt động Amine Pkg với các lựa chọn Kent-Eisenberg và Non-Ideal.
(Gói tính chất amin không cho phép các cấu tử giả)
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Nhập các dòng nguyên liệu
Temperature 25 0 C (75 0 F)
Thành phần Phần mole
1.Nhập một dòng mới cho khí đầu vào với các giá trị sau:
Trang 4“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
1.Nhập một dòng thứ hai cho dòng nguyên liệu là amine nghèo
đi vào tháp tiếp xúc amine với các giá trị như sau:
Std Ideal Liq Vol Flow
43 m 3 /h (190 USGPM)
Thành phần Phần khối lượng (Mass Fractions)
Nhập các dòng nguyên liệu
Nhập các thiết bị vật lý
Bình tách Seperator
Nước tự do được mang theo bởi dòng khí được loại bỏ đầu tiên trong một bình tách, FWKO TK Nhập một bình tách và cung cấp các thông tin sau:
Connections
Vapour Outlet Gas to Contactor
Trang 5“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Tốc độ dòng trong FWKO là bao nhiêu?
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Nhập các thiết bị vật lý
Absorber Column
Nhập một tháp hấp thụ với các đặc tính kỹ thuật sau:
Connections
Name DEA Contactor
No of Stages 20 Top Stage Inlet DEA to Contactor Bottom Stage Inlet Gas to Contactor Ovhd Vapour Outlet Sweet Gas Bottom Liquid Rich DEA
Pressures
Top 6850 kPa (995 psia) Bottom 6900 kPa (1000 psia)
Estimates
Top Temperature 40 0 C (100 0 F) Bottom Temperature 70 0 C (160 0 F)
Trang 6“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Chuyển sang mục Amines trong mục
Parameters.
1 Nhập các kích thước như được chỉ ra ở hình dưới:
2 Chạy tháp
3 Ngay khi tháp đã hội tụ, chuyển sang mục
Efficiencies trong mục Parameters.
4 Lựa chọn nút “Component” trong nhóm
“Efficiency Type” để hiển thị các hiệu suất thành phần.
5 Chuyển sang mục “Worksheet” để hiển thị các nồng độ của H2S và CO2trong dòng sản phẩm ra từ tháp.
Nhập các thiết bị vật lý
Nồng độ của H 2 S và CO 2 trong dòng khí ngọt
là bao nhiêu?
Trang 7“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Thiết bị van
Dòng DEA giàu từ tháp hấp thụ được đưa trực tiếp tới một van, VLV-100, ở đó áp suất được giảm tới 620 kPa (90 psia), gần với áp suất hoạt động của thiết bị tái sinh.
Nhập một van với các giá trị như sau:
Nhập các thiết bị vật lý
Worksheet
Áp suất của dßng DEA to Flash TK
620 kPa (90 psia)
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Bình tách
Các khí tách ra khỏi dòng Rich DEA được loại bỏ bằng việc sử dụng bình tách flash để tách dòng amine giàu, Flash TK, mà được cài đặt giống như một thiết bị tách.
Nhập một bình tách với các thông tin được chỉ ra ở dưới:
Nhập các thiết bị vật lý
Connections
Vapour Outlet Flash Vap Liquid Outlet Rich to L/R
Trang 8“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Thiết bị trao đổi nhiệt
Nguyên liệu cho tháp tái sinh được gia nhiệt đến 95 0 C (200 0 F) trong một thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng giàu
và dòng nghèo, L/R HEX, trước khi vào tháp tái sinh, ở
đó nhiệt được cung cấp để
bẻ gãy liên kết giữa khí axit
và amine, do vậy cho phép DEA được hồi lưu trở lại tháp tiếp xúc.
Nhập một thiết bị trao đổi nhiệt với các giá trị sau:
Nhập các thiết bị vật lý
Connections
Parameters
Shellside Delta P 70 kPa (10 psia) Heat Exchanger Mode Exchanger Design (Weighted)
Worksheet
Regen Feed, Temperature 950C (2030F)
Thiết bị tái sinh
Tháp tái sinh amin được mô phỏng như một cột chưng cất, có 20 đĩa thực- 18 đĩa trong phần đĩa cộng với nồi tái đun và thiết bị ngưng tụ Hiệu suất riêng phần cho tháp này được giả sử là đạt tới 0.8 cho H2S và 0.15 cho CO2.
Các hiệu suất của bình ngưng và nồi tái đun phải còn lại ở 1.0, nên chỉ có
các đĩa từ 1-18 mới phải nhập hiệu suất cho chúng Một yếu tố giảm dần (damping factor) có giá trị 0.4 sẽ cung cấp một hội tụ nhanh hơn và ổn
định hơn Yếu tố giảm dần điều khiển độ dài các bước sử dụng trong vòng lặp ở ngoài khi cập nhật mô hình nhiệt động học trong vòng lặp ở trong.
(Các yếu tố giảm dần sẽ không ảnh hưởng đến các vấn đề mà ở đó các nhiệt
và các đặc tính bị lỗi không hội tụ Hãy chắc chắn là các tháp yêu cầu sử dụng một yếu tố giảm dần Các thiết bị tái sinh amine, stripping TEG và stripping nước chua sử dụng 0.25 – 0.5.)
Nhập một tháp chưng cất với các thông tin sau:
Nhập các thiết bị vật lý
Trang 9“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
1 Connections
Name Regenerator
No of Stages 18
Inlet Streams/Stage Regen Feed/4
Condenser Type Full Reflux Ovhd Vapour Acid Gas Bottoms Liquid Regen Bttms Reboiler Duty Rblr Q Condenser Duty Cond Q
Nhập các thiết bị vật lý
2 Pressure Profiles
Condenser Pressure 190 kPa (27.5 psia) Condenser Delta P 15 kPa (2.5 psia) Reboiler Pressure 220 kPa (31.5 psia)
3 Optional Estimates
Top stage Temperature 1000C (2100F) Condenser Temperature 500C (1200F) Reboiler Temperature 1250C (2600F)
4 Specifications
Reflux Ratio 1.5
Vapour Rate 75 kgmole/h (1.5
MMSCFD)
Chọn Distillation Column
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Parameters/Solver
Fixed Damping Factor 0.40 Solving Method Modified HYSIM
Inside-Out
Parameter/Efficiencies
Design/Monitor (Hình)
Column Duty, Reboiler 1.3e7 kJ/h (1.2e7
Btu/hr) Column Temperature,
Condensor
500C
Reset H2S, CO2>điền 0.15 vào Eff Multi-Spec>Specify để thiết lập cho H2S Tương tự với CO2
RUN
Nhập các thiết bị vật lý
Trang 10“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Thiết bị trộn
Nước thêm vào là cần thiết, bởi vì nước sẽ bị mất trong tháp hấp thụ và các dòng sản phẩm đỉnh của tháp tái sinh Một thiết bị trộn kết hợp dòng amine nghèo từ tháp tái sinh với một dòng nước đã qua xử ly Các dòng này trộn ở áp suất như nhau.
Mục Nhập
Connections
Name Makeup H 2 O Temperature 25 0 C (77 0 C)
H 2 O 1.0
Connections
Lean from L/R
Parameters
Pressure Assignment Equalize All
Worksheet
Std Ideal Liq Vol Flow, DEA
3/h (190 USGPM)
1.Nhập một dòng mới
2 Nhập một thiết bị trộn với các thông tin sau:
Nhập các thiết bị vật lý
Tốc độ dòng của dòng Makeup H 2 O là bao nhiêu?
Trang 11“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Thiết bị làm mát
Nhập một thiết bị làm mát với các giá trị được cho ở dưới:
Connections
Feed Stream DEA to Cool Product Stream DEA to Pump Energy Stream Cooler Q
Parameters
Pressure Drop 35 kPa (5 psia)
Nhập các thiết bị vật lý
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Nhập một bơm với các thông tin sau:
Connections
Worksheet
Nhiệt độ của dßng DEA to Recycle
35 0 C (95 0 F)
Nhập các thiết bị vật lý
Trang 12“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Thiết bị cài đặt
Thiết bị cài đặt là một thiết bị ổn định trạng thái để đặt giá trị của một đặc tính kỹ thuật của biến quá trình này (PV) trong quan hệ với biến quá trình khác (PV) Mối quan hệ giữa hai PV giống nhau theo hai đối tượng giống nhau; ví dụ, nhiệt độ của hai dòng, hay UA của hai thiết bị trao đổi nhiệt.
1 Kích đúp vào biểu tượng “Set” Hoàn thành mục
“Connections” như chỉ
ra ở hình dưới:
2 Chuyển sang mục
“Parameters” Đặt
“Multiplier” là 1, và
“Offset” là -35 kPa (-5 psi) như chỉ ra ở dưới:
Thiết bị hồi lưu
Kích đúp vào biểu tượng “Recycle” Trong mục “Connections” lựa chọn các kết nối từ danh sách sổ xuống như sau:
Chuyển sang mục “Parameters” Hoàn thành mục này như chỉ ra ở hình dưới:
Nhập thiết bị hoạt động theo logic
Trang 13“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mô phỏng động
Thay đổi PFD
1 Xóa Set-1
2 Đặt áp suất của dòng DEA to Recycle là 995 psia
3 Break kết nối giữa dòng Regen Bottom và thiết bị trao đổi nhiệt E-100
4 Thiết lập thiết bị Recycle với các thông số:
• Inlet: Regen Bottom
• Outlet: Regen Bottom to L/R
5 Xóa giá trị Std Ideal Liq Vol Flow của dòng DEA to Cool
6 Thiết lập giá trị Std Ideal Liq Vol Flow của dòng Makeup là 2.195 USGPM
7 Bỏ thiết bị trộn Mix-100 và thay bằng Tank V-101
• Inlet: Makeup và Lean to L/R
• Vapour Outlet: Tank Vap Out
• Liquid Outlet: DEA to Cool
8 Xóa giá trị nhiệt độ của dòng Regen Feed, thiết lập lại thiết bị trao đổi nhiệt E-100 như sau:
• Design>Parameters>Heat Exchange Model: Dynamic Rating
• Parameters>Rating>Overall UA: 100270 Btu/F-hr
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mô phỏng động
Thêm thiết bị bơm
Connection
Design/Parameters
thiết bị tách Flash TK và dòng Rich to L/R
Connection
to Valve
Design/Parameters
dòng Regen Bottoms và thiết
bị tái sinh RCY-2
Trang 14“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Mô phỏng động
Báo cáo kết quả
Trang 15“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Báo cáo kết quả
“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Báo cáo kết quả
Trang 16“We learn …10% of what we read; 20% of what we hear; 30% of what we see; 50% of what we see and hear;
70% of what we discuss; 80% of what we experience; 95% of what we teach others”
Phân tích các kết quả
Khí chua đi vào chứa 4.1 % CO 2 và 1.7% H 2 S Với lưu lượng khi
đi vào của chúng ta là 1250 kgmole/h (25 MMSCFD) Một dung dịch tuần hoàn với xấp xỉ 28% khối lượng DEA được sử dụng để loại bỏ CO 2 và H 2 S Đặc tính kỹ thuật của khí trong đường ống thông thường là không lớn hơn 2.0% về thể tích với CO 2 4 ppm (thể tích) với H 2 S.
Phần trăm thể tích CO 2 trong khí ngọt?
Lượng H 2 S là bao nhiêu ppm theo thể tích?
Các đặc tính kỹ thuật có đạt được không?