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제안 방법
- MEA를 사용하였다. Ball과 Veld man이 새롭게 설계한 amine 공정을 상용모사기 Aspen Plus 11.1 를 이용하여 모델링 및 모사를 수행하였다. amine 공정에 포함되어 있는 absorber와 strippei■에서의 열역학적 식의 적용은 다음과 같다.
- 적절한 산 가스를 제거하기 위해서는 최적의 amine 농도를 유지하여야 한다. gas sweetening 공정에서 사용한 모든 stream들에 대한 물질 수지를 제시하였다. make-up 하는 물과 amine의 양을 결정하기 위하여 다음과 같은 내부 calculator0!] 다음과 같은 첨부하여 계산하였다.
- make-up 물의 양은 recycle loop에서 수렴하도록 treated gas(2), hydrogencarbon(5) 및 off gas로 사라지는 양으로 물질수지를 맞도록 조작하였으며, make-up MEA의 양은 stream 3, 3B 및 3C에서 NEEA의 농도가 15 wt%가 되도록 임의의 계산식을 적용하였다. 재생 공정에서 amine이 일부 변질되거나 사라질 수 있다.
- 또한 strippei■의 feed단의 위치에 따라 reboiler 와 condenser duty를 비교해 보았다(모든 조건은 같음). 이를 Table 5에 제시하였다.
- 본 연구에서 MEA를 사용하여 CO2와 H2S를제거하며, sweet gas안에 산 가스의 농도가 5ppm 미만으로 하는 공정을 해석하기 위하여 상용모사기인 ASPEN PLUS 11.1 을 사용하였다 [7]. sweetening 공정에서 사용되는 두 컬럼의모델링 및 최적화를 수행하여 다른 amine을 이용한 공정 최적화에 적용될 수 있을 것이다.
- 석유정제에서의 amine 유닛은 다량의 CO2와 HzS가 포함되어 있어 특별하게 설계되기도 한다. 새로운 alkanolamine의 찾고자 많은 시도가 있었으며, diglycolamine (DGA), diisopropanolamine (DIPA) 및 methyldiethanolamine (MDEA) 등의 많은 amine을 찾았다. DGA는 처리되어야 할 gas에서 CO?와 H2S를 모두 제거할 수 있으므로 직접적으로 MEA와 DEA를 대체할 수 있는 amine이다.
- 목록이 포함되어 있어야 한다. 첫째로 산 가스의 성질과 농도, 둘째로 가스 처리의 선택으로 amine의 종류, mercaptan과 hydrocarbon 등과 같은 불순물의 제거 여부, 셋째로 sweetening하는 흡수탑과 amine를 재생하는 stripper 컬럼의 운전조건, 마지막으로 산 가스 처리 문제로 황의 회수, 대기로의 배출 등의 환경인자 관계된 공정으로 총 4가지 기준으로 가스 sweetening process가 결정되어 진다.
이론/모형
- Amine thermodynamic data package는 액상혼합물의 성분들의 K-value과 엔탈피 계산에서 Kent-Eisenberg 모델을 사용한다[5]. 이 모델은 전형적으로 gas sweetening 공정에서 존재하는 H2O, amine, H2S, CO2, 및 나머지 물질로 구성된 시스템에 국한한다.
- Ball과 Veldman에 의하여 제안된 새로운 천연가스 sweetening 공정[4]에 대하여 모델링 및 모사를 수행하였으며, 이 공정은 그림 1에 나타나 있다. 천연가스의 feed stream의 정보는 Table 1에, 이 공정의 정보는 Table 2에서 제시하였다.
- 이런 경우에는 하단부는 amine package를 사용하고 상단부에서는 K-값을 Chao-Seader model로 변경해 주어야 한다. 그러나 본 공정에서는 Peng-Robison model[6]를 적용하였다. H2S + CQ + amine 시스템들에 대하여 다음과 같은 반응식이 화학평형과 관련되어 있다.
- 본 공정의 모사는 상용모사기 중 하나인 Aspen Plus 11.1 을 사용하여 SQP방법에 의하여 11의 iteration 후 수렴시켰다[7]. 모사가 가장 중요한 곳은 두 개의 컬럼 조작임으로 컬럼의 운전 조건에 대하여 Table 4에 제시하였다.
- 이 package에는 CG, H2S, 压0와 MEA간의 K-value들이 들어 있으며, 나머지 물질들은 Redlich-Kwong-Soave (SRK)의 열역학 모델이 사용되었다. 액상의 혼합물에 대한 엔탈피는 Kent-Eisenberg 모델을, 밀도는 SRK 모델을 사용하였다.
- 이 package에는 CG, H2S, 压0와 MEA간의 K-value들이 들어 있으며, 나머지 물질들은 Redlich-Kwong-Soave (SRK)의 열역학 모델이 사용되었다. 액상의 혼합물에 대한 엔탈피는 Kent-Eisenberg 모델을, 밀도는 SRK 모델을 사용하였다.
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