+ All Categories
Home > Documents > Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the...

Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the...

Date post: 25-Sep-2019
Category:
Upload: others
View: 6 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
14
OLI Systems, Inc. Determining the Ionic Dew Point Amine Surveys in Refinery Overhead Chemistry using OLI Studio Rasika Nimkar May 5, 2017
Transcript
Page 1: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

 

 

   

OLI Systems, Inc. 

Determining the Ionic Dew Point Amine Surveys in Refinery Overhead Chemistry using OLI Studio 

Rasika Nimkar May 5, 2017  

Page 2: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

1  

Copyright© 2017 

OLI Systems, Inc. 

All rights reserved. 

 

The enclosed materials are provided to the lessees, selected individuals and agents of OLI 

Systems, Inc.  The material may not be duplicated or otherwise provided to any entity without 

the expressed permission of OLI Systems, Inc. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

240 Cedar Knolls Road 

STE 301 

973‐539‐4996 

(Fax) 973‐539‐5922 [email protected] 

www.olisystems.com 

 

 

Disclaimer: 

This document was produced using the OLI Studio version 9.5.2.  As time progresses, new data and refinements to 

existing data sets can result in values that you obtain being slightly different than what is presented in this manual. 

This is a natural progress and cannot be avoided.  When large systematic changes to the software occur, this 

document will be updated.  

Page 3: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

2  

Amines survey in Refinery Overhead Chemistry  

OLI Added MSE parameters for the pure, binary and multicomponent systems of the targeted species. 

 A list of amines and amine hydrochlorides in the existing OLI V9.5.2 database 

Descriptive 

name  Chemical formula OLI Formula 

OLI Tag  Cation name Amine Hydrochloride name 

OLI Tag Name for hydrochloride 

Alkyl amines                   

Methylamine  CH3NH2  CH3NH2  MEAMINE  MEAMINEHION Methylamine hydrochloride 

MEAHCL 

Dimethylamine  (CH3)2NH  C2H7N  DMEA  DMEAHION Dimethylamine hydrochloride 

DMEAHCL 

Trimethylamine  (CH3)3N  C3H9N  TRIMEAMINE  TRIMEAMHION Trimethylamine hydrochloride 

TMEAHCL 

Ethylamine  CH3CH2NH2  C2H7N  ETAMINE  ETAMINEHION Ethylamine hydrochloride 

EAHCL 

Diethylamine  CH3CH2NHCH2CH3  C4H11N  DIETHYLAMN  DIETHYLAHION Diethylamine hydrochloride 

DEAHCL 

Propylamine  CH3(CH2)2NH2  C3H9N  PROPYLAMN  PROPAMHION n‐Propylamine hydrochloride 

PROPAMHCL 

Butylamine  CH3(CH2)3NH2  C4H11N  BUTYLAMINE  BUTYLAMHION Butylamine hydrochloride 

BUTAMHCL 

2‐Butanamine  CH3CH2CH(CH3)NH2  C4H11N  SECBUTYAMN  SECBUAHION 2‐Butylamine hydrochloride 

SECBAHCL 

Cyclohexylamine  c‐(CH2)5CHNH2  C6H13N  CYCLHEXAMN  CHEXAMNHION Cyclohexylamine hydrochloride 

CHEXAHCL 

Ethylenediamine  H2N(CH2)2NH2  C2H8N2  ENAMN2  ENAMN2HION Ethylenediamine dihydrochloride 

ENAMN2HCL 

Table 1 

Alkanolamines                   

Ethanolamine  HO(CH2)2NH2  NH2C2H4OH  MEXH  MEXH2ION Ethanolamine hydrochloride 

MEXHCL 

Diethanolamine HO(CH2)2NH(CH2)2OH  

HN(C2H4OH)2 

DEXH  DEXH2ION Diethanolamine hydrochloride 

DEXHCL 

Dimethylethanolamine  

(CH3)2N(CH2)2OH  C4H11NO  DMEXH  DMEXH2ION       

Diglycolamine HO(CH2)2O(CH2)2NH2  

NH2C2H4OC2H4OH 

DGXH  DGXH2ION       

Dimethylisopropanolamine 

HOCH(CH3)CH2N(CH3)2 

C5H13NO  DMIPA  DMIPAHION Dimethylisopropanolamine hydrochloride 

DMIPAHCL 

Methyldiethanolamine 

CH3N(C2H4OH)2  C5H13NO2  MDEXH  MDEXH2ION       

Table 2 

Oxygenated amines                   

Page 4: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

3  

3‐Methoxypropylamine 

H2N(CH2)3OCH3  C4H11NO  MOPA  MOPAHION 3‐Methoxypropylamine hydrochloride 

MOPAHCL 

Morpholine  c‐(CH2)2O(CH2)2NH  C4H9NO  MORPHOLN  MORPHHION Morpholine hydrochloride 

MORPHHCL 

N‐Methylmorpholine c‐(CH2)2O(CH2)2NCH3 

C5H11NO  NMM  NMMHION N‐methylmorpholine hydrochloride 

NMMHCL 

N‐Ethylmorpholine c‐(CH2)2O(CH2)2NC2H5 

C6H13NO  NEM  NEMHION N‐Ethylmorpholine hydrochloride 

NEMHCL 

Table 3 

Amines and amine hydrochlorides: In refinery overhead type of application, traditionally the chemistry of interest has been CO2, H2S, H2O, 

HCl, NH4Cl, hydrocarbons and amines. Our goal in demonstrating the following parametric survey in OLI 

Studio  is  to  demonstrate  OLI’s  capability  in  predicting  the  overhead  chemistry  behavior  at  various 

temperature ranges. 

Process: In the following example, we will mix two different streams together in a Mixer and export the output of 

the mixer as a molecular stream. We will then perform a survey on it. 

Step1: Adding an Assay stream: 

 

Figure 1 

Add a stream 

Rename is to “Crude Assay” 

Change the Stream amount and Inflows units to lb/hr 

Change the Temperature unit to °F. 

Add an Assay with the shortcut Shift +Enter 

Change the Assay Data type to TBP Curve 

Page 5: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

4  

Leave all other items with their default values. 

Step 2: Adding the Distillation Data: Add the following data set for the TBP curve: 

 

Figure 2 

 

Assay Parameters: Select the Average Bulk Density Type as Specific Gravity and use 0.855 as the value. Input 10 as the number 

of Distillation Curve Cuts. The Thermo Method is API‐8. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 6: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

5  

Step 3: Additional Components stream: Add a second stream and rename it as Additional Components. 

The conditions:  

T (°C)  230 

P (atm)  3.05 Table 4 

Inflows in lb/hr 

H2O  48501.6 

HCL  6.99 

NH3  1.90E‐05 

C2H6  9.93E‐03 

C2H4  1.00E‐03 

C3H8  0.02755 

C3H6  5.63E‐04 

H2  1.80E‐04 

C6H14  0.012691 

C4H10  0.015563 

TBUTEN  3.76E‐05 

BUTENE1  5.51E‐05 

CBUTEN  1.75E‐05 

ISOBUTANE  0.031126 

ISOBUTENE  5.51E‐05 

C5H12  9.66E‐03 

IPENTAN  0.012879 

N2  0 

MEXH  0.011 Table 5 

The stream will look like the following: 

Page 7: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

6  

 

Figure 3 

 

Step 4: Add a Mixer: 

 

Add both the streams in this Mixer. 

 

Figure 4 

 

Perform a Single Point Mix calculation at 121 °C and 1 atm. 

Page 8: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

7  

 

Figure 5 

Click on Add as Stream button circled above. 

Rename the exported stream as a Mixed Stream. 

 

Figure 6 

Page 9: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

8  

Step 5: Add a survey: 

 

Figure 7 

Click on Specs and select the survey by Temperature. Put the range in from 65.5 °C to 148.8 °C with an 

increment of 1.1. 

Page 10: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

9  

 

Figure 8 

 

Click OK. 

 

Page 11: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

10  

Step 6: Formatting an OLI plot to see Ionic Dew Point: In the above example, we have Ethanolamine which has the OLI tag name MEXH 1.This particular amine 

at the given conditions does not form a solid salt but forms a highly concentrated ionic liquid instead. OLI’s 

parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point 

effect more clearly, it is advised to add the MEXH2ION and CLION as parameters on the Y‐axis. 

 

Figure 9 

Convert the Y‐Axis to Logarithmic Scale to see the following plot: 

                                                            1 OLI has internal OLI tag names for chemical components. The amine tag names are outlined in Table 2. 

Page 12: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

11  

 

Figure 10 

Analysis of the Plot: These plots are conventionally read from high temperature to low temperature because  in the refinery 

overhead process this type of behavior has highest probability of occurring at the top trays of a distillation 

column. The formation of the Ionic phase starts at 105°C. 

Below 94°C, we observe high concentrations of MEXHION and CLION. The above phenomenon indicates 

the initial formation of the aqueous phase corresponding with a high ion concentration in that phase. In 

this  specific  example,  the  formation  of  a  concentration  solution  of  ions  should  be  identified  as  the 

separation of a liquid salt. It should also be noted that the liquid salt will practically never be pure because 

the  ionic  amine hydrochloride  liquids  are  freely miscible with water.  Thus, we  term  this behavior  as 

identification of ionic dew point. 

Solid forming Amine: Now  that we  observed  the  ionic  dew  point  phenomena, we will  plot  an  amine which  does  have  a 

distinctive salt point. For this calculation, we will modify the Additional Components Stream and add 0.5 

lb/hr of Ethylenediamine which has OLI tag name ENAMN2. 

Repeat Step 4  to Step 6, which  involves adding a mixer and adding  the Crude  stream along with  the 

modified Additional Components stream and exporting  the output at a new stream. Once a survey  is 

added to the above stream which we can name as Salt Point, we can see the following plot. Remember to 

change the Y‐axis to Logarithmic Scale by right clicking on the Y‐Axis.  

Page 13: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

12  

 

Figure 11 

The salt point plot can be seen below: 

 

Figure 12 

Analysis of the Plot: 

Because we have both the ion forming amine as well as the solid forming amine, we can identify both the 

ionic dew point and  the salt point  in  the above plot. The water dew point  (WDP)  in such cases  is  the 

temperature where a  large amount of H2O  is condensing from the vapor stream. The mole fraction of 

H2O in this phase is largest concentration as a rule. 

Page 14: Ionic Dew Point plot - wiki.olisystems.com · n‐Propylamine hydrochloride ... parameters for the temperature survey are unit flow rates of all the phases. To see the ionic dew point

13  

 


Recommended