Очистка технологических газов от диоксида углерода. Методы очистки: водными растворами алканоламинов, горячими растворами поташа, холодным метанолом.

Очистка водными растворами алканоламинов. Более эффективными, чем вода, хемосорбентами, имеющими большую сорбционную ёмкость и селективность, я вляются водные растворы этаноламинов. Химизм процесса поглощения кислых газов можно представить в виде следующих уравнений: CO₂ + 2RNH₂ + H₂O = (RNH3)₂CO₃;

CO₂ + (RNH3)₂CO₃ + H₂O = 2RNH₃HCO₃; где R – группа HOCH₂CH₂. Среди всех этаноламинов моноэтаноламин обладает максимальной адсорбционной способностью по отношению к CO₂ и H₂S. Адсорбция протекает при 40-45^оС и давлении 1,5-3,0 МПа. Образовавшиеся в результате абсорбции карбонаты и бикарбонаты разлагаются в десорбере с выделением СО₂ при нагревании потока до 120-130^оС. Остаточное содержание СО2 в газе – 0,01-0,1%. С экономической и экологической точек зрения этот процесс очистки является одним из лучших. Недостаток процесса – значительный расход тепла на регенерацию сорбента, возрастающий с увеличением концентрации СО2 в очищенном газе, а также потери относительно летучего абсорбента.

Очистка горячими растворами поташа. Процесс основан на абсорбции кислых газов водными растворами карбонатов натрия и калия с активирующими добавками оксидов поливалентных металлов в результате реакции:

Me₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2MeHCO₃.

Для повышения растворимости карбонатов в воде и скорости хемосорбционного процесса очистка проводится горячими растворами карбонатов(110 – 120 ⁰С). Обычно применяют 25% водный раствор K₂CO₃(поташ), активированный мышьяком (As₂O₃). Скорость абсорбции практически полностью лимитируется скоростью реакции в жидкой фазе: CO₂ + OH^- = HCO₃^-. Давление на стадии абсорбции 2-3 МПа. Очистка позволяет снизить содержание СО2 в газе до 0,05-0,1% масс.. Процесс экономичен при относительно высоких давлениях. Недостатки процесса – образование вредных стоков.

Очистка холодным метанолом. Этот метод получил наибольшее распространение. В условиях процесса (-60^оС, 0,4 МПа)в 1 г метанола растворяется 600 см³ СО₂. Десорбция СО₂ осуществляется повышение температуры и снижением давления. Процесс характеризуется высокой селективностью. Эффективно использовать его для одновременной очистки газа от СО2 и суммы сернистых соединений. Недостаток процесса – использование низких температур.

Вопрос №12

Очистка технологических газов от монооксида и диоксида углерода, азота, метана. Каталитическое гидрирование (метанирование). Короткоцикловая адсорбция (psa).

Каталитическое гидрирование применяется для удаления небольших количеств СО, СО₂, О₂, CH₄ и N₂ порядка долей процента, например 0,2-0.4 % для СО или СО₂. В основе метода лежат следующие реакции:

CO +3H₂ = H₂O + CH₄;

CO₂ + 4H₂ = 2H₂O + CH₄;

O₂ + 2H₂ = 2H₂O;

Первые две реакции называются реакциями метанирования. Условия процесса: давление 32 МПа, температура 300-350^оС ( с катализатором типа Fe) и 200^оС (с катализатором типа Ni-Cr или Ni-Al. Часто каталитическое гидрирование используется только как дополнительная или тонкая очистка, проводимая в агрегате предкатализа от CO и следов СО₂.

Короткоцикловая адсорбция. PSA – это короткоцикловая адсорбция получения водорода с чистотой товарного продукта 99, 5 – 99,999% об. Очистка осуществляется на молекулярных ситах при переменном давлении. Циклы адсорбции примесей и десорбции чередуются через короткие промежутки времени – отсюда и название процесса. В качестве материалов используются алюмосиликатные молекулярные сита.

Стадия адсорбции проходит при повышенном давлении(3 МПа),при этом происходит адсорбция нежелательных компонентов (СО, СО₂, N₂, CH₄), а весь водород проходит через слой сорбента. На стадии десорбции происходит выделение примесей, которые удаляются продувочным газом.

Процесс PSA позволяет изменить параметры работы печи паровой конверсии, а, следовательно, снижен расход пара и улучшена энергетика установки в целом. Кроме того, отсутствует стадия поташной очистки, дающая вредные стоки и требующая периодического добавления поташа.

Вопрос № 13