Насичений водою ДЕГ Регенерований ДЕГ
Э
1-Э
Рис. 5. Ймовірнісна блок-схема ефективності регенерації ДЕГ у РВА
Ймовірностні події у виразі (2) подані в аналітичній формі через параметри, які їх характеризують. Ймовірність контакту в кожній зоні описується за формулою:
 , (3)
де  - ймовірності контакту газу з краплями і плівкою в i-ій зоні. Тут:
 , (4)
де nсл.з - кількість прошарків дроту в одній зоні, шт.;  - площі міделєвих перетинів крапель і поперечного перетину i-ої зони насадки, м2.
Слід зазначити, що розмір крапель і плівок у межах однієї i-ої зони однакові, а по зонах вони різні. Межа зони по радіусу знаходиться там, де досягається суцільне перекриття перетину ротора дротом, який покладено рядами. Кількість прошарків у всій насадці визначалася, виходячи з величини зазору між дротиками по колу.
Друга складова в рівнянні (3) розраховується аналогічно першій через площі міделєвого перетину плівки ДЕГ і перетину ротора в i-ій зоні.
Ймовірність дифузії молекул води до межі контакту в i-ій зоні, з огляду на рівнобіжність і незалежність подій, визначається формулою:
 , (5)
де  - ймовірності дифузії води у краплях і плівках i-ої зони до межі контакту фаз.
Ці ймовірності описано у вигляді відношень кількості ДЕГ, із якого молекули води встигли дифундувати на поверхню розділу фаз, до загальної кількості ДЕГ у вигляді крапель і плівки. Вони подані формулами:
 і  , (6)
де  і  - кількості ДЕГ, що знаходяться в i-ій зоні у вигляді крапель і плівки, м3;  і  - такі ж кількості ДЕГ, із яких молекули води не встигли вийти до межі фаз, м3.
Насичення віддувочного газу парою води є останньою визначальною подією. Чинник насичення впливає на витрати ДЕГ і віддувочного газу, розміри РВА, його опір і температурний режим.
Ступінь максимально можливого насичення газу описується за формулою:
 , (7)
де  - ймовірність (ступінь) насичення газу в i-ій зоні. Вона визначається відповідно виразу:
 , (8)
де  - ступінь насичення віддувочного газу в одному прошарку дроту i-ої зони.
Ймовірність насичення газу водяною парою в одному прошарку насадки i-ої зони при пошаровому урахуванні визначиться за формулою:
 , (9)
де  і - фактична і необхідна поверхні масопередачі в i-ій зоні, м2.
Після аналізу ймовірностей здійснення елементарних подій (3), (5) і (8) визначалася ефективність процесу в i-ій зоні (2), а потім і загальна (1). Необхідна ефективність описується за рівнянням:
 , (10)
де хд.р і хд.н -концентрації води в регенерованому і насиченому ДЕГ, мас.долі, що задаються вихідними даними.
Математична модель процесу регенерації ДЕГ у РВА являє собою систему рівнянь (1), (3), (5) і (8).
Для забезпечення припустимого гідравлічного опору виконано гідравлічний розрахунок РВА по газовій фазі.
За економічною відзнакою варіанти розрахунку на ЕОМ порівнювалися значеннями приведених витрат на регенерацію 1 м3 ДЕГ.
У п'ятому розділі описано алгоритм і програму розрахунку на ЕОМ процесу регенерації ДЕГ у РВА.
На підставі математичної моделі розроблена програма "REGEN" на мові TURBOBASIC. Вона дозволяє визначати ефективність регенерації в заданих умовах роботи РВА і розраховувати оптимальні параметри при необхідній ефективності.
Порівняння експериментальних даних за ефективностю регенерації при подачі віддувочного газу з розрахунками на ЕОМ за програмою "REGEN" показує, що розрахунковий критерій Фішера більше табличного (Fp=2,21 > Fт =2,1) при довірчій ймовірності 95 %. Відхилення розрахованих на ЕОМ ефективностей регенерації від експериментальних значень не перевищують 15 %, а середнє відхилення за усіма експериментам дорівнює 4,78 %. Такі результати підтверджують адекватність математичної моделі реальним умовам.
Досліджено 25 параметрів, які характеризують властивості ДЕГ, віддувочного газу і РВА та впливають на роботу апарата й ефективність процесу регенерації. Результати обробки даних експерименту показали, що в умовах експлуатації керованими і найбільш значимими є лише три: температура процесу, питома витрата віддувочного газу і частота обертання ротора. При проектуванні додаються діаметр дроту насадки, радіус ротора і його ширина.
Ефективність регенерації починає зростати при температурах процесу 70-80 але потрібних значень вона досягає лише в діяпазоні 110-140°С. При температурах вище 150 °С концентрація ДЕГ підвищується незначно і крива наближається до 100% кількісті ДЕГ у розчині. Найбільш переважна температура процесу знаходиться в межах 110-140 °С.
Віддувочний газ у процесі регенерації зменшує парціальний тиск водяної пари і сприяє переходу води з рідинної фази в парову. Вплив витрати віддувочного газу виявився значимим у кожному з розглянутих елементарних подій, що відбуваються в РВА. Необхідна ефективність досягається при питомих витратах газу 60-150 м3г /м3д . При більш низьких температурах процесу потрібна більша витрата і навпаки. Так, при 80 °С необхідна ефективність може бути досягнута при витратах газу 160-200 м3г /м3д , а при 130 °С буде потрібно усього 80-100 м3г/м3д. Проте, при зниженні питомої витрати газу менше 30 м3г/м3д навіть при температурах 150°С не забезпечується необхідна ефективність. Таке підтверджується і лабораторними експериментами.
Частота обертання ротора впливає на відрив крапель від насадки, визначає їхній розмір, швидкість і траєкторію руху, а також поверхню контакту ДЕГ з віддувочним газом, але не робить помітного впливу на ефективність. Так, при збільшенні частоти від 400 до 3000 об/хв вона підвищується усього на 1-1,5 %.
Діаметр дроту насадки і радіус ротора відносять до тих характеристик РВА, що не можуть змінюватися в ході процесу. Від них залежить об'єм насадки, можлива поверхня масопередачі і розміри РВА. Діаметр дроту в межах 0,3-0,4 мм є найбільш прийнятним для одержання максимальної ефективності процесу. Зі збільшенням радіуса ротора ефективність регенерації зростає, але зростають і витрати. Для досягнення необхідної концентрації з витратою ДЕГ 2 м3/год радіус повинен бути в межах 0,3-0,4 м.
Ширина ротора залежить від необхідної продуктивності апарата.
Розв'язання задачі оптимізації параметрів процесу регенерації зводилося до визначення мінімуму критерія оптимальності - приведених витрат Zпр, грн/м3, із безлічі ефективних сполучень значень впливаючих параметрів (t, °C; Lг/Gд, м3г/м3д, w, об/хв; Rр.н м; dпр, м; Gд, м3/г; хд.н, %мас.). Оптимальні рішення виконано з вико-ристанням математичного програмування за допомогою методу випадкових чисел.
При спільному розгляданні кривих Zпр=f ( t ) і Э=f ( t ) (рис. 6) очевидно, що при температурах 110-140 °С ефективність досягає значень Этр. При подальшому зростанні температури ефективність майже не збільшується, а витрати зростають, тобто процес стає економічно невигідним.
Рис. 6. Залежність приведених витрат і ефективності від температури
1- Zпр при Lг/Gд=100 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
2- Zпр при Lг/Gд=150 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
3- Zпр при Lг/Gд=200 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
4- Zпр при Lг/Gд=100 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
5- Zпр при Lг/Gд=150 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
6- Zпр при Lг/Gд=200 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
7- Э при Lг/Gд=100 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
8- Э при Lг/Gд=150 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
9- Э при Lг/Gд=200 м3г /м3д і Rр.н=0,3м
10- Э при Lг/Gд=100 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
11- Э при Lг/Gд=150 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
12- Э при Lг/Gд=200 м3г /м3д і Rр.н=0,4м
На рис.7 наведені залежності приведених витрат і ефективності від питомої витрати віддувочного газу Zпр= f (Lг/Gд) і Э= f (Lг/Gд) для фіксованих температур і радіусів ротора 0,3 і 0,4 м.
При зростанні питомої витрати газу відбувається зростання і Zпр і Э. При Lг/Gд=130-200 м3г /м3д ефективність досягає необхідних значень, а при подальшому зростанні Lг/Gд майже не збільшується і навіть починає знижуватися. Це пояснюється збільшенням швидкості газу в РВА і зменшенням часу контакту ДЕГ з віддувочным газом.
Перетин кривих Э з горизонталлю Этр визначає точку, що на осі Lг/Gд відповідає мінімальній витраті віддувочного газу, а на осі Zпр визначаються значення мінімальних приведених витрат.
Частота обертання ротора в досліджуваному діяпазоні 400-3000 об/хв не робить помітного впливу на ефективність. Мінімальна частота обертання ротора повинна забезпечити швидкість руху ДЕГ по насадці, при котрій краплі і плівка переборюють опір газового потоку без гальмування або підвисання. Шляхом розрахунків і за даними експериментів встановлено мінімальне відношення w /(Lг/Gд )=2 хв-1, при якому не виникає захлинання РВА. Максимальне значення w обмежується конструкційними вимогами до апарату і гідравлічним опором. Тому частота обертання ротора обмежується значеннями 400-1500 об/хв.
Рис.7. Залежність приведених витрат
і ефективності від питомої витрати
віддувочного газу
1- Zпр при t=120 °С і Rр.н=0,3 м
2- Zпр при t=130 °С і Rр.н=0,3 м
3- Zпр при t=140 °С і Rр.н=0,3 м
4- Zпр при t=120 °С і Rр.н=0,4 м
5- Zпр при t=130 °С і Rр.н=0,4 м
6- Zпр при t=140 °С і Rр.н=0,4 м
7- Э при t=120 °С і Rр.н=0,3 м
8- Э при t=130 °С і Rр.н=0,3 м
9- Э при t=140 °С і Rр.н=0,3 м
10- Э при t=120 °С і Rр.н=0,4 м
11- Э при t=130 °С і Rр.н=0,4 м
12- Э при t=140 °С і Rр.н=0,4 м
У результаті досліджень і аналізу встановлено, що діяпазони конструкційних і технологічних параметрів, що забезпечують одержання необхідної ефективності регенерації при мінімальних витратах, наступні: Rр. н= 0,3-0,5 м ; dпр= 0,3-0,4 мм ; t = 110-140 °С ; Lг /Gд = 130-200 м3г/м3д ; w =400-1500 об/хв.
У шостому розділі наведені результати дослідно-промислових випробування регенерації ДЕГ продуктивністю 2 м3/г в умовах Шебелинського газоконденсатного родовища. Випробування були спрямовані на підтвердження високої ефективності процесу, уточнення технологічних параметрів роботи апарата і допоміжного обладнання, удосконалювання схеми установки, а також на розробку технічних умов для промислової серії апаратів.
В умовах промислу самий значимий вплив на ступінь регенерації також робили температури ДЕГ і об'ємна витрата віддувочного газу, роль якого виконували продукти згоряння природного газу.
Здійснення процесу при низьких початкових концентраціях ДЕГ (57,7-75,0 %мас), температурах ДЕГ 120 °С і віддувочного газу 350-400 °С призводило до значного збільшення концентрації (до 80-89 %мас). Ряд експериментів був проведений при подачі ДЕГ, нагрітого у вогневому підігрівачі до температури 130-140 °C, а віддувочний газ подавався зі зниженою до 200-250 °C температурою. У цих випадках досягалася концентрація ДЕГ до 90 %мас., що свідчить про можливість зниження температури віддувочного газу і підтверджує відповідність дослідно-промислових випробувань і лабораторних експериментів.
Підвищена питома витрата віддувочного газу (200-400 м3г/м3д) і низькі вихідні концентрації пояснюють значне збільшення (на 17-26 %) концентрації регене-рованого ДЕГ, на відміну від лабораторних експериментів - (2,5-4 %мас.).
Випробування показали, що концентрацію регенерованого ДЕГ, рівну 99 % при початковій 57,7 %, можна досягти усього за три цикли регенерації (кількість проходжень ДЕГ через РВА): 57,7 и 81-84 и 91-94 и 98-99 %мас. Таке значне зростання концентрації підтверджує високу інтенсивність процесу.
Проведено порівняння РВА з колонними десорберами. При збільшенні концентрації ДЕГ із 57,7 до 84 %мас., РВА по масообмінній спроможності еквівалентний тарілчастій колонні з числом робочих тарілок від 16 до 46 шт. Окрім високої ефективності, РВА забезпечує швидку стабілізацію процесу з виходом на необхідний режим. Відзначено економічну і технологічну доцільність використання РВА для регенерації ДЕГ.
Математична модель і програма розрахунку процесу на ЕОМ разом з вибором оптимального варіанту дозволили розробити параметричний ряд РВА для різних об'ємних витрат ДЕГ при його початковій концентрації 97 і кінцевій 99,9 %.
Параметричний ряд, який потрібний для проектування нових і модернізації існуючих установок регенерації ДЕГ у системах сушіння природного газу, надано в таблиці.
Таблиця
Параметричний ряд РВА для регенерації діетіленгліколю
Найменування параметрів Один. вимірю-вання Типорозміри РВА з продуктивностю, м3/г
РВА 1.0 РВА 2.0 РВА 5.0 РВА 10.0 РВА 20.0
Температура процесу °С 110 114 114 117 129
Питома витрата газу м3г/м3д 133 142 166 184 151
Частота обертання об/хв 510 639 622 1204 1367
Діаметр ротора м 0,66 0,7 0,99 0,96 1,0
Ширина ротора м 0,18 0,25 0.40 0,56 0,70
Товщина насадки м 0,18 0,202 0,344 0,332 0,357
Діаметр дроту мм 0,3 0,31 0.39 0,33 0,38
Діаметр корпуса РВА м 0,76 0,8 1,1 1,06 1,10
Опір РВА Па 292 424 691 2132 2865
У випадку зміни вихідних даних виконується перерозрахунок РВА за програмою "REGEN" з одержанням відповідного техніко-економічного паспорта процесу.
З А Г А Л Ь Н І В И С Н О В К И
1. Теоретично обгрунтовано й експериментально доведено, що для підвищення ефективності регенерації діетіленгліколю при сушінні природного газу доцільно застосовувати роторні відцентрові апарати, які створюють розвинену і постійно відновлювану поверхню масопередачі і активну взаємодію фаз.
2. Механізм регенерації ДЕГ у РВА подано, як принципово нову математичну модель, що створена на основі ймовірнісного методу й описано як добуток трьох послідовних умовно-залежних подій. Перша з них визначає поверхню контакту фаз, що масообмінюються, друга - дифузію молекул води з крапель і плівок ДЕГ до межі фаз, третя - кінетику насичення віддувочного газу водяною парою.
3. Запропоновано методику розрахунку поверхні контакту віддувочного газу з ДЕГ, що розподіляється в об'ємі насадці у вигляді крапель і плівок, які рухаються уздовж радіуса ротора під дією відцентрових сил по складній траєкторії, подібної спіралі Архімеда.
4. Створено програму "REGEN", що дозволяє визначати на ЕОМ оптимальні конструкційні розміри апарата на стадії проектування (радіус ротора, його ширину і діаметр дроту насадки) і технологічні параметри поточного процесу (температуру, питому витрату віддувочного газу і частоту обертання ротора), що забезпечують необхідну ефективність регенерації при мінімальних витратах.
5. Ефективна робота роторного десорбера можлива при швидкостях обертання ротора в межах 400-1500 об/хв і відношеннях числа обертів ротора до питомої витрати віддувочного газу w /(Lг/Gд) >2 хв -1, коли не виникає захлинання апарата.
6. Промислові іспити установки на Шебелинському газоконденсатному родовищі показали її технологічність при низьких енергетичних витратах, підтвердили можливість глибокої регенерації ДЕГ до концентрацій 99,5 % і вище (на 0,5-1 % більше, ніж у колонних десорберах), що дозволяє сушити природний газ до низьких температур (- 30 °С) точок роси. Економічний ефект від упровадження роторних десорберів на установках регенерації тільки двох підземних сховищах газу України складе 117 тис.крб. в цінах 1989 року.
7. Розроблено параметричний ряд РВА продуктивністю від 1 до 20 м3/г, який забезпечує вихідну концентрацію ДЕГ на рівні 99,9 %мас.
Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:
1. Капитонов Р.В., Качан А.В., Настека В.И. Гидравлические характеристики нетрадиционных завихрителей // Газовая промышленность.- 1988.- №2.- С.28-30.
2. Губар В.Ф., Качан О.В. Використання роторних відцентрових аппаратів для очищення газів та повітря. // Вісник ДонДАБА. Вип. 99-1 (15), - Макіївка: 1999.- С. 85-88.
3. Губарь В.Ф., Качан А.В., Регенерация диэтиленгликоля в роторном центробежном аппарате // Науч.-техн. сборник "Коммунальное хозяйство городов". Вып. 20, ч.I.- К.: Техника, 1999. С. 121-125.
4. Качан А.В. Математическая модель регенерации диэтиленгликоля в роторном центробежном аппарате // Вестник ДонГАСА. Вып. 2000-3 (23).- Макеевка, 2000.- С. 130-134.
5. Губарь В.Ф., Качан А.В.,Разработка параметрического ряда в роторных центробежных аппаратов для регенерации диэтиленгликоля // Науч.-техн. сборник "Коммунальное хозяйство городов". Вып. 25.- К.: Техника, 2000. С. 161-164.
6. Захаров В.И., Асеева Н.Т., Качан А.В. Контроль за режимом работы отопительных котельных с целью рационального расходования газа //Реф.ж. Строительство и архитектура.- М., 1983. Деп. в ВИНИТИ. Сер. 53, вып. 12, №4355.
7. Капитонов Р.В., Качан А.В., Кузнецова Н.П. Анализ работы оборудования для очистки раствора диэтаноламина на Оренбургском ГКМ //Подготовка, переработка и использование газа. Экспресс-информация.- М., ВНИИЭгазпром , 1987.-№9.- С.5-6.
8. Качан А.В., Ляшенко И.Н., Климов К.И. Разработка роторного центробеж-ного аппарата для регенерации гликолей // Труды Всес. конф. "Машины и установки для добычи и транспорта нефти, газа и газового конденсата".- Сумы, 1988.- С.41.
9. Климов К.И., Качан А.В. Очистка газов и воздуха в роторном центробежном аппарате // Труды Всес. науч.-техн. семинара "Применение аппаратов "мокрого типа" для очистки отходящих газов от твёрдых и газообразных вредных примесей"- М.: Цинтихимнефтемаш, 1988.- С.38-39.
10. Климов К.И., Качан А.В. Роторные центробежные аппараты для процессов сепарации и массопередачи // Труды VIII Всес. конф. "Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-энергетического комплекса"- Сумы: Цинтихимнефтемаш.- 1989.-Ч.I.- С.166.
11. Кравченко В.А., Климов К.И., Мамистов В.В., Качан А.В. Интенсификация процессов массопередачи с помощью центробежных аппаратов // Труды VIII Всес. конф. "Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах"- Ленинград: НПО ЦКТИ.- 1990.- Т.III.- С.302-303.
АННОТАЦИЯ
Качан А.В. Повышение эффективности регенерации диэтиленгликоля при осушке природного газа. - Рукопись.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03 - Вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. - Донбасская государственная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, Макеевка, 2001.
Диссертация посвящена экспериментально-теоретическому обоснованию интенсификации и повышению эффективности регенерации диэтиленгликоля в роторном центробежном аппарате (РЦА) с подачей отдувочного газа.
Надёжное функционирование газотранспортных систем зависит от подготовки газа, в том числе и от качества его осушки. Глубина осушки определяется совершенством технологических схем и эффективностью аппаратов. Установлено, что работающие в настоящее время колонные десорберы не всегда позволяют получить концентрацию ДЭГ на уровне 99,5-99,9 % масс. Кроме того, они громоздки, металлоёмки, требуют больших затрат теплоты, инерционны. Перспек-тивным направлением повышения эффективности регенерации ДЭГ является использование устройств и аппаратов, создающих условия для интенсивного массообмена.
Интенсифицировать процесс регенерации диэтиленгликоля предложено в роторных центробежных аппаратах (РЦА), которые создают развитую и постоянно обновляющуюся поверхность массопередачи и активное взаимодействие фаз.
Разработана программа и методика исследований на экспериментальном стенде по методу "чёрного ящика". Проведены эксперименты на различных режимах и установлены диапазоны основных управляющих параметров.
Теоретически сформулирован и раскрыт механизм регенерации ДЭГ в РЦА путём разделения процесса на три последовательных условно-зависимых события, описывающих: образование необходимой поверхности ДЭГ в виде капель и смачивающих насадку пленок для их встречи и контакта с отдувочным газом; диффузию молекул воды из глубины жидкостных образований к поверхности раздела фаз; переход водяных паров через межфазную границу и насыщение ими отдувочного газа.
Обоснован выбор метода моделирования процесса регенерации ДЭГ в РЦА. За основу принят вероятностный метод. Математическая модель процесса создана на основе вероятностного объединения трёх событий, позволяющих одновременно учитывать гидродинамическую, кинетическую и равновесную составляющие процесса массопередачи.
Разработаны алгоритм и программа "REGEN", позволяющая определять эффективность регенерации в заданных условиях работы РЦА и рассчитывать оптимальные параметры при требуемой эффективности. По результатам расчёта выдаётся технико-экономический паспорт процесса регенерации ДЭГ в РЦА.
Исследовано влияние 25 параметров на эффективность регенерации в РЦА. Из них выбраны 5 наиболее влияющих. Результаты обработки данных отсеивающего эксперимента показали, что в условиях эксплуатации управляемыми и наиболее значимыми являются лишь три: температура процесса, удельный расход отдувочного газа и частота вращения ротора. При проектировании добавляются диаметр проволоки насадки, радиус ротора и его ширина.
Осуществлён выбор критерия оптимизации и найдены оптимальные пределы параметров процесса. Решение задачи оптимизации сводилось к нахождению мини-мума критерия оптимальности – приведенных затрат Zпр. Получены диапазоны конструкционных и технологических параметров, обеспечивающих требуемую эффективность регенерации при минимальных затратах,
Определены критерии и граничные значения работоспособности роторных десорберов. Устойчивость работы обеспечивается при скоростях вращения ротора 400-1500 об/мин, а захлёбывание аппарата исключается при отношениях числа оборотов к удельному расходу отдувочного газа более 2 мин-1.
Создана и испытана опыгно-промышленная установка производительностью 2м3/ч в условиях Шебелинского ГКМ. Показана высокая технологичность аппарата при низких энергетических затратах, получены концентрации ДЭГ 99,5- 99,9 %. Обосновано преимущество РЦА при сравнении с колонными десорберами. Испытания позволили определить требования для разработки промышленных установок регенерации ДЭГ с использованием РЦА.
Разработан параметрический ряд РЦА с производительностью по ДЭГ от 1 до 20 м3/ч, в которых концентрация диэтиленгликоля повышается до 99,9 %. Параметрический ряд включает как технологические параметры, так и конструкционные данные роторных аппаратов.
Экономический эффект от внедрения роторных десорберов на установках регенерации только двух подземных хранилищах газа Украины составит 117 тыс.руб. в ценах 1989 года.
Ключевые слова: природный газ, осушка, диэтиленгликоль, регенерация, роторный аппарат, вероятностный метод, оптимизация.
АНОТАЦІЯ
Качан О.В. Підвищення ефективності регенерації діетіленгліколю при сушінні природного газу. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - Вентиляція, освітлення та газопостачання. - Донбаська державна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Макіївка, 2001.
Процес регенерації діетіленгліколю (ДЕГ) запропоновано інтенсифікувати в роторних відцентрових апаратах (РВА), які створюють розвинену та постійно відновлювану поверхню масопередачі і активну взаімодію фаз. Розроблена математична модель на засадах ймовірносного об'єднання трьох послідовних умовно-залежних несумісних подій: створення необхідної поверхні десорбції; диффузії молекул води з крапель та плівок діетіленгліколю; поглинання водяної пари віддувочним газом.
Створені алгоритм і програма "REGEN" для розрахунків оптимальних параметрів роботи РВА. Показано, що радіус ротора, його ширина та діаметр насадкового дроту визначають конструктивну роботоспроможність апарату, а легко регулюючі параметри: температура процесу, питома витрата віддувочного газу і швидкість обертання ротора - поточний режим роботи РВА.
Встановлено, що стійкість роботи забезпечується при швидкостях обертання ротора 400-1500 об/хв, а захлинання апарата виключається при відношенні кількості обертів до питомої витрати газу більше 2 хв-1.
Розроблено параметричний ряд РВА з об'ємами регенерації ДЕГ від 1 до 20 м3/год, в яких концентрація діетіленгліколю збільшується до 99,9 %.
Створена і випробувана дослідно-промислова установка виробністю 2 м3/год в умовах Шебелинського ГКР. Показана висока технологічність апарата при низьких енергетичних витратах, одержано концентрації ДЕГ на рівні 99,8 % і вище. По усім показникам роторні апарати перевищують колонні десорбери. Економічний ефект тільки на першому етапі заміни колонних апаратів дорівнює 117 тис. крб. в цінах 1989 року.
Ключові слова: природний газ, сушіння, діетіленгліколь, регенерація, роторний апарат, ймовірнісний метод, оптимізація.
ABSTRACT
Kachan O.V. Rize efficacy regeneration of glycols by drying of natural gas. - Manuscript.
Dissertation for Degree of Candidate of Technical Science on 05.23.03 speciality - Ventilation, lighting and heatgassupply. - Donbass State Academy of Civil Engineering and Architecture of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Makeyevka, 2001.
The opportunity of glycols regeneration intensification in rotary centrifugal devices (RCD) is proved. The mathematical model is developed on the basis of the probabilistic association of three consecutive conditionally – dependent not joint events. These events incende: the creation of a necessary surface of contact between liquid glycol mass and absorbing gas phase; diffusion of water molecules from drops and fluid film to border of phases; absorption of steam by desorbtion gas.
Algorithm and program "REGEN" for estimation the optimum parameters of RCD work are created. Such dependences, as the rotor radius, its length and diameter of nozzle wire determine the design of the device, and the adjustable parameters - process temperature, specific charge of desorbtion gas and rotor rotation speed define the current mode of operations RCD are proved. The boundary values of rotary desorbers serviceability are determined. The stability of work is provided at speeds of rotor rotation about 400-1500 rev/min. The stopping of device is excluded at the relations of promptness to the specific charge of desorbtion gas more than two min-1.
A parametrical series of RCD with volumes of DEG regeneration from 1 up to 20 m3/h is developed. Thus the glycol concentration raises up to 99,9 %.
The trial tests are carried out in Shebelinka GKM conditions. Rotary devices surpass column desorbers in all parameters. The economic benefit makes 117 thousand rubls in price 1989 year.
Key words: natural gas, drying, diethyleneglycol, regeneration, the rotary device, the probabilistic metod, optimization.
| 
