Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 21

Влагосодержание газа можно определить, воспользо­вавшись следующим выражением:

W = — + В, Р

где А — коэффициент, равный влагосодержанию идеаль­ного газа; В— коэффициент, зависящий от состава газа; р — давление газа.

Значения   коэффициентов   А   и   В   приведены   в табл. III.1.

§ 2. ФИЗИЧЕСКИЕОСНОВЫОСУШКИГАЗА АБСОРБЦИЕЙИРЕГЕНЕРАЦИЯНАСЫЩЕННЫХ РАСТВОРОВПОГЛОТИТЕЛЯ

Извлечение влаги из природного и нефтяного газов осуществляется абсорбцией или адсорбцией.

44

Преимущества абсорбционной осушки, использующей жидкие поглотители, по сравнению с адсорбционной, использующие твердые поглотители, следующие:

низкие перепады давления в системе;

меньшие капитальные и эксплуатационные расходы;

возможность осушки газов, содержащих вещества, отравляющие твердые сорбенты.

Однако следует отметить, что использование твердых поглотителей позволяет достичь более глубокой степени осушки, причем осушке можно подвергать газ, имеющий любую температуру, даже отрицательную.

Абсорбция — это процесс поглощения газов или паров из газовых и паровых смесей жидкими поглоти­телями. При физической абсорбции извлекаемые ком­поненты химически не взаимодействуют с поглотителями и процесс будет протекать до тех пор, пока парциальное давление поглощаемого компонента в газовой фазе не достигнет величины парциального давления его над жидкостью.

Основное уравнение массопередачи, отнесенное ко времени, имеет вид

dM = K_uAdFdx,

где dM — количество вещества, перешедшее из одной фазы в другую; Км — коэффициент массопередачи; Д — движущая сила массообменного процесса; dF — по­верхность контакта между фазами; dt'—время.

Наиболее распространенной в настоящее время тео­рией для описания процесса абсорбции является теория конвективной диффузии, согласно которой поток веще­ства состоит из ядра и граничного диффузионного слоя. Вещества из ядра к границе раздела фаз переносятся! турбулентным потоком. С приближением к граничномуlh диффузионному   слою   турбулентный   перенос   умень- \ шается и переходит в молекулярную диффузию. Вели­чина градиента концентрации извлекаемого вещества имеет наибольшее значение в области граничного диф­фузионного слоя.

Процесс осушки природного газа характеризуется прямолинейной равномерной зависимостью, при которой среднюю движущую силу рассчитывают как средне-логарифмическую величину на начальной и конечной стадиях извлечения влаги жидким поглотителем.

45

Общий коэффициент массопередачи, отнесенный к га­зовой фазе, равен

/С              1

где fi_x, Ру — коэффициенты массопередачи соответственно для жидкой и газовой фаз, характеризующие количе­ство вещества, которое передается через 1 м² поверх­ности раздела фаз в течение 1 ч при разности концен­траций 1 кг/м³.

В настоящее время для абсорбционной осушки при­родного и нефтяного газа используют в основном диэти-ленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ). Другие жидкие поглотители, такие, например, как пропилен-гликоль, метанол, тетраэтиленгликоль и др., хотя и об­ладают высокой гигроскопичностью, но широкого при­менения не нашли.

Гликоли — это бесцветные маслянистые жидкости. Физико-химические свойства их приведены в табл. III.2 и на рис. III.2, III.3.

Степень осушки природного газа при использовании гликолей в качестве осушителей зависит от концентра­ции регенерированного гликоля и температуры контакта, т. е. температуры, при которой ведут процесс осушки.

После стадии осушки используемые жидкие осуши­тели обычно в большей или меньшей степени насыщены влагой. Перед их повторным использованием они долж­ны пройти стадию регенерации. Регенерацией насыщенного абсорбента называется процесс удаления из него поглощенного вещества, в случае осушки поглощаемым компонентом является вода.