17. Очистка конвертируемого газа от со2

Конвертируемый газ имеет следующий состав: Н₂=62%; N₂=20%; CO₂=17%; CO=0,3-05%; CH₄=0,2-0,5%; Ar=0,2-0,3%.

Этот газ используется для получения NH₃, а он идет на kat. Для kat все соединения, которые содержат О₂ являются ядами. Допустимое содержание АВС должно быть 0,001-0,002%. Значит этот газ надо очистить от оксидов С. Оксиды С имеют различные свойства, поэтому сначала очищают газ от CO_2, потом от СО. Для очистки применяется абсорбция, т.к. содержание CO₂=17%(адсорбция применяется при невысоком содержании примесей).

Необходимо подобрать селективный поглотитель. При выборе поглотителя учитывается: 1. Абсорбент должен быть дешевым; 2. Должен иметь высокую абсорбционную емкость; 3. Должен легко регенерироваться; 4. Быть селективным.

Самым дешевым в-вом является Н₂О, т.к. CO₂ – кислый газ, растворимый в воде:

Н₂О + CO₂ = Н₂СО₃ (физическая обсарбция)

Т.к. процесс обратим, то абсорбцию можно осуществлять в циклическом режиме. Абсорбцию проводят при пониженной Т и повышенном Р. Движущая сила процесса абсорбции - разность между конц. поглощенного компонента в газовой фазе и равновесной конц. поглощенного компонента над жидкой фазой , т.е. С=С-С^* или Р=Р-Р^*.

Кроме воды используют р-ры щелочей: 2NaOH + CO₂ =Na₂CO₃+ Н₂О

Регенерировать нельзя, а щелочи дорогие их используют при невысоких содержаниях CO₂.

Поглотитель должен образовывать с поглощенным компонентам малоустойчивое соединение. Наиболее распространенными поглотителями являются сложные основания: МЭА NH₂CH₂CH₂OH; ДЭА NH(CH₂CH₂OH)₂; ТЭА N(CO₂CO₂OH)₃.

RNH₂ + CO₂ + H₂O =(RNH₃)₂CO₃ + Q

CO₂ + H₂O +(RNH₃)₂CO₃= RNH₃HCO₃ + Q

Эти соединения легко разлагаются при нагревании(процесс обратимый). Т.к. выделяется тепло(+Q), то при снижении Т и увеличении Р равновесие смещается в право. Процесс можно осуществить в циклическом режиме.

Такие же свойства имеют водные р-ры карбонатов щелочных Me: K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃+Q

При снижении Т и увеличении Р равновесие смещается в право, для регенерации надо увеличить Т доТ_кип и уменьшить Р до Р_атм.

В настоящее время используют р-ры на основе водных этанол-аминов и р-ры карбонатов щелочных Me.

Очистка конвертируемого газа р-рами на основе водных этанол-аминов.

Чтобы небело потерь абсорбента на стадии регенерации он должен обладать высокой Т_кип. Max абсорбционной емкостью обладает МЭА. Max абсорбционная емкость-это кол-во поглощенного СО₂ на 1 моль поглотителя(для МЭА 0,25-0,7). Абсорбционная емкость зависит от Т и Р. При повышении Р она увеличивается за счет частичного растворения СО₂ в воде. Конц МЭА 12-14%, Т=35-45⁰С, Р=2,5-3,5 Мпа. Поглотительная емкость р-ра 30-40 м³ СО₂/м³ р-ра, остаточное содержание СО₂-0,01-0,03%. Регенерация: Т=135-145⁰С, Р=0,25-0,3 Мпа.

Очистка конвертируемого газа водными р-рами карбонатов щелочных Ме

K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃+Q

Используют активаторы ДЭА, т.к. эти р-ры очень активны, то для уменьшения коррозии вводят ингибиторы. При понижении Т р-ть K₂CO₃ в воде мала процесс проводят при повышенной Т Т=65-90⁰С, Р=2,5-3 Мпа. с конц. паташа 25-30%, ДЭА 2%. Регенерация: Т=135-145⁰С, Р=0,25-0,3 Мпа.

Схема очистки конвертируемого газа от СО₂

1-абсорбер СО₂

2-теплообменник

3-дросельный вентиль

4-десорбер СО₂ (регенератор)

5-подогреватель

6-насос

7-воздушный холодильник

Конвертируемый газ(содержание СО₂=18%) с Т 40-50⁰С и Р 3Мпа подается в нижнею часть абсорбера, который орошается р-ром МЭА. Очищенный газ выводится с остаточным содержанием СО₂=0,01-0,1%. Р-р из нижней части абсорбера направляют в теплообменник 2, далее р-р дросселируется до Р=0,2-0,3 Мпа и подается на верхнею тарелку десорбера. Регенерированный р-р сжимают в 6 до Р=3 Мпа, затем подается в межтрубное пространство теплообменника 2 и 7 для охлаждения, далее поступает на верхнею тарелку абсорбера1.

В настоящее время процесс осуществляют по многоточной схеме(отпадает необходимость регенерации всего р-ра, следовательно, снижение расхода тепла).