4.2.5 Очистка конвертированного газа от диоксида углерода

Конвертированный газ после низкотемпературной конверсии оксида углерода поступает в кипятильник флегмы поз. 1113-С, в котором за счет снижения температуры газа до 150-165 С происходит испарение флегмы, подаваемой насосами поз. 1108-J/JA. Образующийся пар с давлением 0,343-0,441 МПа (3,5-4,5 кгc/см²) и температурой 140-150 С поступает в качестве рабочего пара на эжекторы испарителей низкого давления, которые установлены на потоке полубедного раствора “Карсол”, выходящего из верхних секций регенераторов поз. 102-EA/EB.

После 1113-С конвертированный газ поступает в подогреватель питательной воды поз. 1118-С, где его температура снижается до 140-160 С, после чего из него отделяется сконденсировавшаяся влага в сепараторе поз. 1102-F.

После сепаратора газ поступает в кипятильники регенераторов поз. 105-СА/СВ, где его температура снижается до значения не более 131 С. Снижение температуры газа до значения не более 82 С происходит в подогревателе деминерализованной воды поз. 106-С. После отделения воды в сепараторе поз. 102-F газ поступает в нижние части двух параллельно установленных абсорберов поз. 101-ЕА/ЕВ.

Очистка конвертированного газа от диоксида углерода осуществляется горячим раствором на основе карбоната калия (К₂СО₃) по схеме модифицированной установки “Карсол”.

Массовая доля компонентов в растворе “Карсол”:

• карбонат калия - К₂СО₃ (химический абсорбент) - 24,0-28,0 %

• диэтаноламин - (С₂Н₄ОН)₂NH (активатор абсорбции) - 1-2 %

• оксид ванадия - V₂O₅ (ингибитор коррозии) - не менее 0,4 % (4000 ppm).

Для предотвращения вспенивания раствора в него вводится антипенная присадка “Лапрол” (полиэфир 1601-2-50 тип Б).

Очистка газа от диоксида углерода осуществляется по реакции (4.17).

Процесс абсорбции проводится под давлением 2,550-2,746 МПа (26-28 кгс/см²) в параллельно установленных абсорберах поз. 101-ЕА, ЕВ. Объемная доля остаточного диоксида углерода в газе, выходящем из абсорберов, не должна превышать 0,2 %.

В каждом из аппаратов абсорбция осуществляется в две ступени. Конвертированный газ последовательно проходит снизу вверх сначала нижнюю часть, а потом верхнюю. Нижние части абсорберов орошаются частично регенерированным (“полубедным”) раствором “Карсол” c массовым расходом 780-900 т/ч. При этом объемная доля диоксида углерода в газе снижается от 14,0-19,0 % до значения не более 1,7 %.

Верхние части абсорберов орошаются глубокорегенерированным (“бедным”) раствором “Карсол” с массовым расходом 140-190 т/ч.

Абсорберы представляют из себя двухкорпусные колонные вертикальные аппараты, заполненные насадкой. В качестве насадки используются: полипропиленовые седла "Инталокс” и кольца "Паля"; металлические кольца "Паля”; регулярная насадка "Петон" из нержавеющей стали.

Верхние полки верхних секций абсорберов оборудованы распределительными устройствами на выходе газа.

Насыщенный раствор из нижних кубов абсорберов за счет перепада давления между абсорберами и регенераторами выводится через гидравлические турбины поз. 107-JAHT и 107-JBHT на регенерацию.

Регенерация насыщенного раствора протекает при снижении давления и подводе тепла в регенераторах поз. 102-ЕА, ЕВ по реакции обратной реакции поглощения диоксида углерода:

2 КНСО₃ К₂СО₃ + СО₂ + Н₂О (4.23)

Регенераторы представляют собой двухкорпусные колонные вертикальные аппараты, заполненные полипропиленовой насадкой: седла "Инталокс” и кольца "Паля", и частично металлической насадкой-кольца "Паля”.

Не менее 80 % насыщенного раствора регенерируется проходя верхние секции регенераторов до 45 % степени конверсии карбоната калия в бикарбонат при массовой доле в растворе 22-28 % общего К₂СО₃. Этот поток называется “полубедный" раствор "Карсол”. После верхних секций регенераторов потоки полубедного раствора направляются в испарители поз. 1117-FА/FВ. В них раствор охлаждается от 113-115 С до 95-105 С за счет испарения воды. Пары воды и СО₂ из испарителей паровыми эжекторами транспортируются в нижние секции регенераторов, где используются совместно с рабочим паром эжекторов как теплоноситель.

Испарители представляют собой двухкорпусные вертикальные аппараты. Раствор подается через распределительное устройство в верхнюю часть аппарата и сверху вниз проходит слой металлической насадки в виде колец "Паля”. Паровая фаза при давлении не более 23,5 кПа (0,24 кгс/см²) и температуре не более 107 С выводится из верхних частей эжекторами 1 ступени и подается в смеси с рабочим паром эжекторов в нижние секции регенераторов выше слоя насадки.

Затем раствор перетекает по внутреннему трубопроводу в нижнюю часть испарителя. Через встроенный гидрозатвор он поступает на распределительное устройство, через которое разбрызгивается и стекает в кубовую часть нижней секции, из которой выводится на всас насосов полубедного раствора поз. 107-JA/JB/JC. Уровень в нижней части испарителей поз. 1117-FA, FB поддерживается регуляторами LICA-806, 807 при помощи заслонок с пневмоприводом, установленных на линиях подачи “полубедного” раствора в испарители.

Паровая фаза из нижней секции с давлением не более 4,9 кПа (0,05 кгс/см²) и температурой не более 105 С выводится эжекторами 2 ступени и подается в кубовые части нижних секций регенераторов. В кубовую часть регенераторов подается также поток постоянной продувки 1113-С с массовым расходом 7,2-13,1 т/ч. Количеством подаваемой продувки регулируется массовая доля К₂СО₃ (не более 0,5 %) в водяном пространстве 1113-С.

Насосы полубедного раствора “Карсол” поз. 107-JA и 107-JB имеют двойной привод:

-электродвигатели мощностью 1050 кВт поз. 107-JAM и 107-JBM;

-гидравлические турбины мощностью 510 кВт поз. 107-JAHT и 107-JBHT.

При подключении гидротурбин мощность, потребляемая электродвигателем снижается.

Резервный насос поз. 107-JC имеет только электропривод.

Для обеспечения нормальной работы гидротурбины расход раствора на нее должен быть не менее 260 т/ч (номинальный расход не менее 950 т/ч). Уровень в нижних кубах абсорберов регулируется приборами LICA-4 и LICA-5.

При нормальной работе гидротурбин уровень в абсорберах регулируется клапанами LICA-4A и LICA-5A, которые установлены на входе раствора в гидротурбины.

При работе с неподключенными гидротурбинами уровень в абсорберах регулируется клапанами LICA-4C и LICA-5C, установленными на линиях байпасирующих гидротурбины. Минимальный проток раствора через гидротурбины обеспечивается в этом случае открытием клапанов LICA-4B и LICA-5B (таблица 4.1), через которые на турбины подается раствор с нагнетания насосов поз. 107-JA и 107-JВ.

Таблица 4.1 Положение клапанов LICA-4 A,B, LICA-5 A,B в зависимости от

выходного сигнала регулятора

Выходной сигнал регулятора LICA-4,5 в мА постоянного тока	4	8	12	16	20
Клапан “А”	закрыт	открыт на 25 %	открыт на 50 %	открыт на 75 %	открыт на 100 %
Клапан “В”	открыт на 100 %	открыт на 50 %	закрыт	закрыт	закрыт

При работе с подключенными гидротурбинами в случае аварийного снижения уровней в абсорберах клапаны LICA-4A и LICA-5A закрываются, а клапаны LICA-4В и LICA-5В открываются при одновременном срабатывании двух датчиков из трёх: LA-8EL1, LIA-4EL, LICA-4EL - для 101-ЕА и LA-13EL1, LIA-5EL, LICA-5EL - для 101-ЕВ, клапаны LICA-4С и LICA-5С блокируются в закрытом положении.

При работе по байпасу гидротурбин при срабатывании этих же датчиков закрываются клапаны LICA-4С и LICA-5С, а клапаны LICA-4A и LICA-5A блокируются в закрытом состоянии.

При срабатывании датчиков LA-8EL1, LA-12EL2 или одного из этих датчиков и одного из датчиков LIA-4EL или LICA-4EL происходит закрытие отсекателя EMV-15 на выходе раствора из 101-ЕА, а при срабатывании датчиков LA-13EL1 и LA-14EL2 или одного из этих датчиков и одного из датчиков LIA-5EL или LICA-5EL происходит закрытие отсекателя EMV-16 на выходе раствора из 101-ЕВ.

Не менее 20 % от общего объема насыщенного раствора подвергается более глубокой регенерации в нижних частях регенераторов.

Тепло, необходимое для регенерации, подводится путем циркуляции раствора по тракту: глухая тарелка, кипятильники поз. 105-СА/СВ и 111-СА/СВ, кубовые части регенераторов. В кипятильниках поз. 105-СА/СВ теплоносителем является конвертированный газ, в кипятильниках поз. 111-СА/СВ - газовая фаза отпарной колонны поз. 103-Е. Кроме того в качестве теплоносителей в нижние части регенераторов подается паровая фаза испарителей поз. 1117-FA/FB в смеси с рабочим паром эжекторов и продувка 1113-С.

После нижних частей регенераторов глубокорегенерированный (“бедный”) раствор “Карсол” имеет температуру не более 119 С, содержит диоксид углерода с концентрацией не более 14,2 м³ СО₂ (при н.у.)/м³ раствора, что соответствует не менее, чем 21 % степени конверсии карбоната в бикарбонат, при массовой доле общего К₂СО₃ - 22-28 %.

Этот поток поступает самотеком в теплообменник поз. 107-С, где охлаждается до температуры не более 94 С, подогревая деминерализованную воду перед деаэратором. Далее центробежными насосами поз. 106-J/JA раствор, после охлаждения до температуры 60-80 С в воздушном холодильнике поз. 108-С (четыре вентилятора), подается на орошение верхних секций абсорберов.

Часть раствора перед холодильником поз. 108-С отводится на фильтрацию через механический поз. 101-L и угольный поз. 117-F фильтры, где очищается от механических примесей и продуктов осмоления. Фильтрованный раствор присоединяется к основному потоку после холодильника поз. 108-С.

Нормально в работе находится один насос поз. 106-J/JA, который обеспечивает массовый расход бедного раствора 140-190 т/ч в каждый абсорбер.

Расход "бедного" раствора регулируется клапанами FRCA-5, 6. При снижении расхода до 100 т/ч автоматически включается резервный насос.

В верхних частях регенераторов поз. 102-ЕА/ЕВ над распределительными устройствами раствора смонтированы газозаборные устройства для улавливания газов, выделяющихся из раствора. Эта часть газов, частично смешанная с диоксидом углерода, поднимающимся вверх регенератора, проходит холодильники поз. 143-СА/СВ, где охлаждается до температуры 40-70 ^оС.

Отделение жидкости происходит в сепараторе поз. 113-FА. Флегма из сепаратора поз. 113-FА насосами поз. 108-J/JA возвращается в нижние части регенераторов. Загрязнённый диоксид углерода из сепаратора поз. 113-FА через клапан PIC-953 сбрасывается на свечу.

Выходящий из верхних частей регенераторов диоксид углерода, не загрязнённый газами, и водяные пары охлаждаются от температуры не более чем 102 ^оС до температуры 40-80 ^оС в воздушном холодильнике поз. 110-С. Отделение жидкости происходит в сепараторе поз. 113-F. Флегма из 113-F насосами поз. 1108-J/JA с массовым расходом 25,0-42,0 т/ч подаётся на питание в кипятильник конденсата поз. 1113-С, а остальная часть через регулятор уровня LIC-23 вместе с флегмой из 113-FА поступает в нижние части регенераторов поз. 102-ЕА/ЕВ.

Предусмотрена возможность подачи в регенераторы парового конденсата от насосов поз. 114-J/JA через клапан НС-5.

Для аварийного слива раствора из системы в хранилище раствора "Карсол" поз. 114-F имеется линия слива с электрозадвижкой EmV-10.

Для приготовления свежего раствора предусмотрена заглубленная емкость поз. 115-F.

Для закачки раствора в систему из емкостей поз. 114-F и 115-F имеется насос поз. 111-J производительностью не менее 34 м³/ч.

Воздушные холодильники поз. 110-С и 143-СА/СВ обеспечивают охлаждение диоксида углерода в летнее время до 60-80 С. Для дополнительного охлаждения и выделения из диоксида углерода влаги смонтирована установка захолаживания, состоящая из:

• водяных кожухотрубных теплообменников поз. 109-С₁/С₂;

• сепаратора поз. 118-F;

• насоса поз. 124-J для откачки конденсата из сепаратора поз. 118-F.

При необходимости захолаживания только части диоксида углерода, выдаваемого потребителю, приоткрывается заслонка с пневмоприводом НС-24”C” на байпасе установки дополнительного охлаждения.

Диоксид углерода охлаждается до температуры 40-60 С, проходя по межтрубному пространству водяных холодильников поз. 109-С₁/С₂. В качестве хладоагента используется оборотная вода от ВОЦ-17.Сконденсировавшаяся при этом влага отделяется в аппарате поз. 118-F. Уровень в сепараторе поз. 118-F поддерживается откачкой конденсата в сепаратор поз. 113-F насосом поз. 124-J. Конденсат из сепаратора поз. 118-F при необходимости может сбрасываться в канализацию. Из сепаратора поз. 118-F газ, содержащий объемную долю диоксида углерода не менее 99,6 % и объемную долю водорода не более 0,2 %, направляется потребителям.

В процессе работы в растворе “Карсол” происходит частичное восстановление пятивалентного ванадия в четырехвалентный, который не проявляет ингибирующих свойств. Массовая доля V₂O₅ в растворе должна быть не менее 0,4 % (4 000 ppm) при общей массовой доле ванадия не менее 0,5 % (5 000 ppm). Для перевода V⁺⁴ в V⁺⁵ в емкости поз. 115-F производится окисление методом барботажа воздуха через раствор “Карсол”.

Очищенный газ после абсорберов поступает в сепаратор поз. 103-F, в котором происходит отделение из потока газа раствора “Карсол” и воды. Жидкая фаза из 103-F поступает в 113-F, откуда вместе с флегмой возвращается в цикл системы очистки.