в корзинах, образованных коаксиально расположенными централь­

ной трубой и наружной обечайкой, рабочие поверхности которых перфорированы и покрыты сеткой со стороны катштизатора. Меж­ ду корпусом реактора и наружной обечайкой катш1изаторной кор­

зины образуется кольцевой канал, по которому отводят продукты

реакции или вводят сырье.

Таким образом, в радиальном реакторе имеет место сложное

движение потока одновременно в осевом направлении (по коль­

цевому каналу и центральной трубе) и радишJьном (через слой

катализатора).

§ 13.3. Очистка отходящих газов от оксидов азота

Отходящие газы крупных агрегатов производства аммиака обра­

зуются в результате сжигания природного газа в огневом подогре­

вателе сероочистки и в трубчатой печи паравой конверсии. В этих

газах имеются оксиды азота, количество которых в значительной

степени зависит от соотношения воздуха и природного газа, а так­

же от объема добавляемых к природному газу танковых и проду­

вочных газов, содержащих аммиак, в определенных условиях пре­

вращающийся в оксиды азота. Объем дымовых газов составляет

примерно 375 тыс. м3jч, в них содержится 0,01-0,05% оксидов азо­

та. Доnустимая концентрация оксидов азота в выбрасываемых га­ зах на сегодня составляет 0,005%.

Отходящие газы аммиачного производства очищают по методу

каталитического восстановления при умеренных температурах.

Восстановителем служит аммиак, с помощью которого происхо­

дит восстановление оксидов азота до элементарного азота по сле­

дующим реакциям:

бNО + 4N Н1 ~ 5N 2 + 6Н2О

6N02 + 8NH 3 ~ 7N 2 + 12Нр.

Восстановление проводят при избыточном содержании амми­

ака по сравнению со стехиометрическим для обеспечения высоких

степеней превращения оксидов. Для процесса очистки используют

алюмованадиевый и алюмомарганцевованадиевый катализаторы,

срок службы которых примерно 5 лет. Необходимо достаточно

точно регулировать температуру проuесса ( 180-320 Т), так как при низких температурах возможны образование и отложение

сорбенты обладают высокими емкостью и селективностью . Их

недостаток - большой расход теплоты на 1 м3 очишаемого газа при

высокой концентрации диоксида углерода в исходной смеси. В свя­

зи с этим на некоторых установках для очистки газов с высоким

содержанием со2 используют органические растворители: пропилен­ карбонат (<<флюор-процесс>>), N-метилпирролидон («пуризол>>), диметипавый эфир (<<селексол>>), захоложенный метанол (<<ректизОЛ>>).

Разработаны и внедрены процессы очистки растворами алка­

ноламинов в органических растворителях (для повышения кон­ центрации активного компонента в растворе). Нашли применение процесс <<амизол>> (раствор диэтаноламина и моноэтанолами на

в метаноле) и др.

Во всех перечисленных методах очистки газов, за исключени­

ем абсорбции раствором NaOH , в качестве побочного продукта

получают диоксид углерода, который находит широкое использо­

вание, например, в производстве карбамида.

В отечественной азотной промышленности наибольшее рас­

пространение получили процессы очистки от со2 растворами мо­

ноэтаноламина и горячими активированными растворами поташа.

Моноэтаноламиновая очистка. Этот способ очистки основан на том, что водные растворы моноэтаноламина образуют с диок­

сидом углерода карбонаты и гидракарбонаты, которые при темпе­ ратуре выше 100 ОС диссоциируют, выделяя диоксид углерода. Процесс может быть описан следуюшими реакциями:

где R - ОНСН2СН2-.

Как следует из реакций, 1 моль амина свнзывает 1 моль диок­ сида углерода. Степень карбонизации насыщенного раствора мо­

ноэтаноламина при атмосферном давлении составляет 0,4-0,5,

а при давлении 2,5-3,0 МПа- 0,6-0,75.

Для очистки от С02, как правило, применяют 20%-ный раст­ вор моноэтаноламина. Растворы более высокой концентрации ис­

пользовать неиелесообразно по следующим причинам : резко уси­ ливается коррозия оборудования, возрастают потери растворителя,

увеличивается вязкость раствора, что ухудшает смачивание насад­

ки и снижает коэффициент абсорбции.

Растворы моноэтаноламина обладают высокой поглотитель­ ной сnособностью даже nри малых парциальных давлениях со2 в исходном газе, следовательно, сnособ пригоден для очистки га­ зов и при атмосферном давлении.

380 Раздел второй. Промышленные хи.иико-технологuческие процессы

Выше указывалось, что при температуре выше 100 ОС реакции

(VII) и (VIII) идут ciipaвa налево с выделением диоксида углерода. На этом основана регенерация моноэтаноламиновых растворов. Для проведении процесса регенерации необходимо подвести теп­

лоту в количестве, которое можно определить из уравнения тепло­

вого баланса регенерации

где Qr- теплота регенераuии раствора; Qнтеплота нагрева раст­

вора до температуры регенерации; Q.tec- теплотадесорбции со2,

отгоннемого из раствора; Q",>r- теплота параобразования (испа­

рения воды) при отгонке С02; Q"- теплопотери в окружающую

среду.

Следуст отметить, что при моноэтаноламиновой очистке ос­

новные энергетические затраты связаны с расходом теплоты на

регенерацию абсорбента. Для сокращения этого расхода и сниже­

ния стоимости очистки в промышленных условиях стремятся воз­

можно полнее рекуперировать теплоту горячего регенерированно­

го раствора, С02 и воднного пара. Тепловые потери в окружающую

среду снижают теплоизоляцией горячей аппаратуры и коммуни­

каний.

Основными технологическими параметрами моноэтаволами­ новой очистки являются давление абсорбции и регенерации, тем­ пература, концентрация раствора, степень карбонизации. Выбору этих параметров при производстве аммиака уделяется большое

внимание, так как они определяют надежность и экономичность

процесса.

Особенности схемы очистки зависят в значительной мере от общей схемы производства. В производствах аммиака и водорода с низкотемпературной конверсией СО очистка от СО2 проводится под давлением 1,0-3,0 М Па до остаточного содержания диоксида

углерода 0,01-0,1% с последующей тонкой очисткой от со и со2

метанированием.

В схемах парокислородной каталитической конверсии при ат­ мосферном давлении с последующей промывкой газа жидким азо­ том необходима Предварительнан тонкая очистка от диоксида уг­

лерода. В этом случае применяют моноэтаноламиновую очистку,

состоящую из двух стадий. На первой стадии под давлением, близ­

ким к атмосферному, конвертированный газ очищают от С02 до его содержания 3-5%, на второй стадии под давлением 2,8 М Па

ведут тонкую очистку до остаточного содержания С02 0,004%.

Рис. 13.9. Схема моноэтаноламиновой очистки конвертированного газа

от диоксида углерода:

1 - абсорбер; 2 - во:шушный холодильник; 3 - насос; 4 - теплообменник; 5 -

регенератор; 6 - кипятильник; 7 - смоловыделитель; 8 - дроссель; 1- конвер­

тированный газ; 11- очищенный газ; /// - глубокорегенерированный раствор; /V- груборегенерированный раствор; V- на<.:ыщснный раствор; VJ - диоксил

углерода; V!l- теплоноситель; V/1/- пар; IX- кубовый остаток

При конверсии под давлением с промывкой газа жидким азо­

том также применяют очистку в две стадии, но при одинаковом

давлении газа на обеих стадиях.

В современных технологических линиях мощностью 1360 т

аммиака в сутки моноэтаноламиновая очистка ведется по схеме

с разделенными потоками поглотитсльного раствора (рис. 13.9). Конвертированный газ под давлением 2,8 М Па при температу­ ре 25-40 ОС поступает в абсорбер /, оборудованный ситчатыми

тарелками с высоким барботажным слоем. Абсорбер состоит из двух секций. В нижней секции проводитси очистка газа до 5-7% со2 груборегенерированным раствором, который, насытившись

диоксидом углерода в верхней секции, смешивается с потоком гру­

борегенерированного раствора и поступаст на орошение нижней секции. Степень карбонизации насыщенного раствора на выходе

из абсорбера составляет 0,65 моль С02jмоль амина. Этот раствор

развствляетси на три потока. Первый (примерно 10%) направляет­

ся на одну из верхних тарелок регенератора 5 (холодный байпас).

Второй поток (примерно 45%) нагревается до 90-95 ос в теплооб­ меннике 4 и подастся в среднюю часть регенератора. Третий поток,

Рис. 13.10. Схема очистки конвертированного газа от оксидов углерода

горячим раствором поташа :

1- абсорбер; 2 - сеnаратор; 3 - воздушный холодильник; 4 - регенератор; 5 - киnятильник; 6 - фильтр; 7 - теnлообменник; 8 - насос; 9 - гидравлическая турбина; /- Vll см. рис. 13.9

добавок. П римснявшисся ранее в качестве добавок соединения

мышьяка (1 Н) в настоящее время не исnользуются из-за их ток­ сичности . Широкое расnространение nолучила очистка горячим

раствором поташа с добавкой диэтаноламина (ДЭА). Наиболее эф­

фективен водный раствор, содержащий 25-28% К2С03 и 1,5- 2% ДЭА. Для уменьшения коррозии в раствор добавляют оксид вана­

дия , содержание которого составляет доли nроuента.

На рис. 13.10 приведсна уnрошенная двухnоточная схема, nри­

меняемая в агрегатах синтеза аммиака мощностью 1360 т/сут. Конвертированный газ I, содержащий 17-18% СО2 nоддавлени­

ем 2,8 М Па и при температуре nримерно 80 "С nоступает в нижнюю

часть абсорбера J, орошаемую груборегенерированным раствором IV и раствором, прошедшим верхнюю секuию абсорбера. В нижней