Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Реферат по экологии нефтегазового производства

Тема: Очистка газов от диоксида углерода.

Группа ВНД-08-1

Исполнили студенты: Уваров М.В.

Рудницкий Р.В.

Москва 2013

Введение

Диоксиды углерода (углекислый газ, двуокись углерода, углекислота) - это кислотный оксид, который способен ограниченно растворяться в воде и хорошо взаимодействует со щелочами, растворами солей, обладающими щелочными свойствами, карбонатами натрия и калия, органическими соединениями, содержащими гидроксильные группы (этанолы) и при пониженной температуре и повышенном давлении хорошо растворяется в спиртах (метаноле, ацетоне и других органических растворителях).

Углеводородные газы, конвертированный и коксовые газы содержат балластные и вредные примеси, способные отравлять катализаторы, вызывать коррозию и загрязнение аппаратуры. Для удаления этих примесей газы подвергаются очистке.

В производстве синтетического аммиака газы очищают от сернистых соединений, двуокиси и окиси углерода. В зависимости от требуемой степени очистки условно различают грубую, среднюю и тонкую очистку. Часто для достижения требуемой, особенно высокой, степени очистки применяют несколько последовательных ступеней очистки. При этом в каждой ступени создаются наиболее эффективные и экономичные условия работы.

В процессе очистки газа от диоксида углерода в рабочем растворе моноэтаноламина протекает ряд побочных реакций, в которых принимает участие амин, сернистые соединения, диоксид углерода и другие соединения, что приводит к накоплению в рабочем растворе продуктов осмоления МЭА и усилению коррозионной агрессивности рабочего раствора, деградации моноэтаноламина и к его потерям. Поэтому необходимо проводить исследования добавок к раствору моноэтаноламина, чтобы уменьшить коррозионную активность растворов, а также избавиться от продуктов осмоления рабочего раствора МЭА и уменьшить его потери.

1.Аналитический обзор методов очистки конвертированного газа от со2.

Двуокись углерода содержится в природном и коксовом газах, в конвертированном газе. В последнем содержание СО2 наибольшее и составляет в зависимости от исходного сырья и метода конверсии 20 -30 % объёмных.

Для грубой очистки газа от двуокиси углерода применяются следующие способы:

1. Водная очистка под давлением, а также физическая абсорбция органическими растворителями, имеющими низкое давление паров при обычной температуре.

2. Моноэтаноламиновая очистка при атмосферном давлении.

3. Очистка горячим раствором поташа.

Для тонкой очистки газа от двуокиси углерода применяются следующие способы:

1. Моноэтаноламиновая очистка под давлением.

2. Очистка водными растворами щелочей.

3. Низкотемпературная очистка органическими растворителями с одновременным удалением из газа двуокиси углерода и органических сернистых соединений.

4. Каталитическое гидрирование, осуществляемое совместно с очисткой от окиси углерода.

1.1 Водная очистка газов от со2 под давлением.

Способ очистки основан на различной растворимости в воде двуокиси углерода. При невысоких парциальных давлениях растворимость СО2 в воде невелика, но с увеличением давления она возрастает. При следующем снижении давления растворённая двуокись углерода выделяется из раствора. Водная очистка газа от двуокиси углерода под давлением весьма эффективна при высоком содержании СО2 в газе. Этот способ отличается простотой и позволяет многократно использовать оборотную воду. Одновременно с растворением двуокиси углерода в воде растворяются и другие компоненты конвертированного газа: водород, азот, окись углерода, сернистые соединения.

Соотношение между концентрацией газа, растворённого в жидкости, и его равновесным парциальным давлением p над поверхностью жидкости описывается законом Генри:

р = mрхх

где х - мольная доля компонента в жидкой фазе; mрх - коэффициент (константа) Генри, изменяющийся при изменении температуры ( размерность его та же, что и р).

Для расчёта растворимости СО2 в воде под давлением применяется эмпирическое уравнение Я. Д. Зельвенского:

mрх = 1245 а-bp

где mрх - константа фазового равновесия, бар; р - парциальное давление СО2 в газовой смеси, бар; а и b - постоянные, зависящие от температуры, значения которых приведены ниже:

Т, °С	0	25	50
a	1,84	0,775	0,425
b	0,0265	0,00428	0,00159

 

Увеличение коэффициента Генри (константы фазового равновесия) при изменении температуры свидетельствует об уменьшении растворимости двуокиси углерода в этих условиях. В практических расчётах растворимость двуокиси углерода удобнее выражать в объёмах газа (приведенного к нормальным физическим условиям), поглощённых одним объёмом воды. Одновременно с растворением двуокиси углерода в воде растворяются и другие компоненты конвертированного газа: водород, азот, окись углерода, сернистые соединения. Растворение водорода и азота в воде приводит к их потерям, что необходимо учитывать при проведении водной очистки газа.

В технической оборотной воде, используемой для водной очистки от СО2, содержатся растворённые соли, которые понижают растворимость СО2 в технической воде по сравнению с чистой. Существенное значение для экономичности процесса водной очистки имеет расход воды на очистку и расход энергии на подачу этой воды. Расход воды на очистку конвертированного газа от двуокиси углерода зависит от степени извлечения СО2, температуры, общего и парциального давления СО2 в газовой смеси до очистки. Если конвертированный газ в процессе конверсии углеводородов или газификации топлива получают при атмосферном давлении, то перед водной очисткой газ компремируют. Выбор давления для водной очистки от СО2 зависит от нескольких факторов. С увеличением давления возрастает растворимость СО2 в воде и уменьшается количество воды, необходимой для промывки, почти обратно пропорционально давлению. При этом снижается расход энергии на подачу воды. С другой стороны, работа сжатия двуокиси углерода от начального низкого давления до давления абсорбции с увеличением давления возрастает. Суммарный расход энергии на водную промывку газа в пределах 1-3 МПа практически не зависит от давления. Однако с увеличением давления уменьшаются размеры абсорбера и возрастает степень очистки газа от СО2, поэтому целесообразно конвертированный газ компримировать до 3 МПа.