Физико-химични бази газ пречистване МЕА co2

ФИЗИЧНИ - Химическите основи МАЕ пречистване на газ от СО2.

Пречистването на газа от моноетаноламин въглероден диоксид разтвор се основава на следните уравнения: в първия етап с 0.5 мола CO2 / мол МЕА формира основно карбамат моноетанол:

Карбаматът се хидролизира при относително бавна реакция, при което се образува бикарбонат и свободната молекула моноетаноламин, отново реагира:

В резултат на това общата реакция, когато достигне 0,5 мола CO2 / мол МЕА има формата:

Тези реакции са обратими комплекс екзотермична и се проведе в течна фаза. При ниски и умерени температури и повишено парциално налягане на СО 2 в абсорбиращата реакцията отива от ляво на дясно, т.е. с абсорбция на СО2. Чрез намаляване на налягането и повишаване на температурата в регенераторите - рекуператори реакции протичат в обратна посока за освобождаване на СО2 и освобождаване на свободната моноетаноламин за абсорбция.

Чрез увеличаване на равновесие налягането на разтворимост СО2 във воден разтвор на МЕА също се увеличава с увеличаване на разтворимостта във вода и при което равновесие се измества в посока на намаляване на обема (вдясно). Въпреки разтворимост CO2 с увеличаване на налягането се повиши леко поради скорост на намаляване на химични реакции.

Разтворимост на СО2 във водни разтвори на МЕА за натиск 2,92 10 май -39,2 10 5 Ра може да се определи като се използва формулата:

където  (СО2) - броя молове на СО2. разтваряне на 1 кг на разтворителя;

А и В - коефициенти, които отчитат влиянието на налягането на СО2 и концентрацията;

т - температура,  С

Увеличаването на разтворимост CO2 с увеличаване на абсорбцията налягане процес в сравнение със стехиометрично съотношение, което се дължи на увеличаване на физическата разтворимост в разтворител.

Абсорбция на МЕА CO2 разтвор се усложнява от химическа реакция в течна фаза, която се ускорява усвояването на СО2. Тя засяга коефициента на масопредаване и движещата сила за процеса.

МАШИНИ МАЕ пречистване на газ от СО2.

D

Под налягане пречистване на газове, изчислена от въглероден диоксид се използва схематична диаграма Нера отделни потоци моноетаноламин разтвор.

Реализирано газ под налягане от най-малко 2,8 МРа и температура не повече от 50  С се подава в абсорбера, напояват с разтвор на моноетаноламин с температура 35-42 ° С  абсорбция на въглеродния двуокис се извършва в опаковани абсорбер с пръстени "Intaloks". В съответствие със схемата за два потока абсорбера е разделен на две части: горен и долен.

Преобразуваната газ преминава първата долна част на абсорбера, където груби газ почистване от 18 до 1,7% СО2 (степента на пречистване от 67 - 76%) 20% - физиологичен разтвор на моноетаноламин. Газът след това преминава през горната част на абсорбера където пречиства до остатъчен обем фракция на СО2 от не повече от 0.03%. В горната част на абсорбера СО2 пречиства преобразуваната газ преминава опаковки напоява с обратен хладник, устройство разделяне и външен сепаратор за намаляване на увличане на моноетаноламин с газ. Пречистеният СО2 от преобразуваната газ се изпраща метанизиране.

Горната част на абсорбера е предназначена за фино очистване на газ, напоени дълбоко регенерира МЕА разтвор на втория поток. От горната част на абсорбера решение влиза в долната част, предназначена за пречистване груби газ, където се смесва с груб регенерира решение MEA, идващи от регенератора първия поток. Наситен разтвор на МЕА излиза от долната част на абсорбера при температура от 57 - 65 ° С и навлиза в регенератора за регенерация - рекуператор. Regenerator - рекуператор като абсорбатор е разделен на две секции. Наситен разтвор на изхода е разделена на три потоци. Около 10% от разтвора се изпраща директно на горната плоча на регенератора. Приблизително 45% от общия разтвор се подава към регенератора чрез топлообменник, където се нагрява поради загрява приблизително регенерирана разтвор, доставен от горната част на регенератора. Този поток е предварително загрят разтвор се подава в началото на тавата на горната част, но по-ниска вход ненагрят разтвор.

Останалите 45% от разтвор подава в друг топлообменник. където се нагрява до висока температура поради топлина дълбоко регенерираната разтвор напуска долната част на секцията регенератор - на рекуператора. Този горещ разтвор се подава в центъра на горната част. Десорбция на СО2 от разтвора се извършва поради загрява сместа газ-пара идва от долната част на регенератора. На изхода от горната част на регенерираната поток разтвор грубо разделени в две приблизително равни части: половината преминава топлообменник, където топлината дава наситен разтвор, и след това се изпомпва чрез въздушно охлаждане устройство се подава в долната част на кипене абсорбиращата; вторият поток в регенератора се излива в долната секция, където се извършва дълбоко регенерация.

Окончателно отстраняване на СО2 от разтвора се получава чрез кипене в отдалечен котел. От раздела регенератор дъното дълбоко регенерира разтвор преминава през топлообменника. след помпи подава през въздушен охладител на напояване горна част на абсорбера. Топлината, необходима за регенериране, съгласно разтвора в гореща превръща смес газов котел-пара след преобразуването на въглеродния монооксид. Когато това се превръща смес газ-пара се охлажда 176-137 С  липсва количество топлина (около 30%) се прехвърля към разтвора в котел отопление пара под налягане. Преобразуваната газ от котела се доставя по-нататъшното използване на топлина и охлаждане до пречистването на МЕА.

Оставянето на горната част на регенератор смес от въглероден диоксид и водна пара, при абсолютно налягане от 0,17 МРа и при 75 - 85 ° С  влиза хладник на - въздушен охладител, където температурата на сместа се намалява до 40  С. След охлаждане кондензира водната пара.

газ кондензат се влива в рефлукс за събиране, CO2 се отстранява от атмосферата, и кондензатът - рефлукс - връща помпи в разтвор цикъл за поддържане на водния баланс в системата. Част от кипенето се подава към хранителни тави в горната част на абсорбера за измиване превръща газ от моноетаноламин пара. Пречистеният газ излиза от горната част на секцията абсорбер съдържа 0,01 - 0,03% от обема на СО2.

Абсорбция на СО2 превръща разтвор газ СМЕ при ниско налягане се извършва в апарата с пръстеновидна дюза без да се създава голям хидравлично съпротивление. С увеличаването на производителността на абсорбатор увеличи своя размер. Трябва да се отбележи, че ефективността на опаковани абсорбера с увеличение на диаметъра им намалява. Това се дължи на трудностите при постигане на равномерно разпределение на течност и газ поток през устройството за напречно сечение.

Bubble абсорбери имат по-висока устойчивост на потока на газовия поток от пакетирани, но го прави по-лесно да се постигне равномерно разпределение на течност през напречното сечение на устройства за абсорбатор с големи диаметри.

Предвид ефективност пространство mezhtarelchatogo и работния обем на опаковани Belleville абсорбери приблизително еднакви. Оптималното машина е опакован абсорбер, действащ в режим частично дюза наводнения. В долната част на абсорбера работи в бълбукаща режим, времето за контакт между газа и разтворът се увеличава и висока степен на овъгляване. Горната част на абсорбера работи в режим на филм, т.е. течността се разпределя върху повърхността на дюзата под формата на филм. Математически модел - каскадата на фиг.

Kinetic изчисление опаковани моноетаноламин абсорбери може да бъде постигнато по два начина. Първият от тях включва използването на емпирични коефициенти обемни трансфер на маса. Този метод е много проста, но точността е ниска, особено при екстраполацията на експерименталните данни към други стойности на а.

Вторият метод за изчисление се основава на абсорбера коефициентите на пренос на маса и реалната движеща сила. Този метод е по-сложна, но по-точно отразява влиянието на различни параметри на равнището на усвояване.

Изчисляване на моноетаноламин плоча абсорбер е хидравлично изчисление на плаки и кинетичната единица изчисление. Метод за изчисляване на хидравличен тип катастрофални плаки и перфорирани плочи, описани в хартията. Кинетичната изчисляване на абсорбера тарелков може да се извърши въз основа на експериментални данни за коефициенти и коефициентите на екстракция масопренасяне, особено ако условията на работа на устройството са близо до предназначени работни условия изследвано абсорбери. Ако течността върху плаката се смесва почти напълно, съотношението на възстановяване (

) е

където

- коефициент на масов трансфер; и - специфична повърхност на контакт на фазите т2 / м 3; HN - височината на газ с кипящ слой, m; Wg - повърхностна скорост на газа при експлоатационни условия м / сек.

Предвид фактори В МАЕ пречистване на газ от СО2.

В схеми газ пречистване при абсорбция на СО2 се провежда при атмосферно налягане (

= 0,4 мол / мол) разход на топлина варира от 11.74 до 13.40 кДж / m 3 CO 2 (ако п. Y.). При използване на вериги с потоци се разделят по време на разтвор дестилация МЕА (20%) загуба на налягане на топлина може да 7,95-8,38 кДж / m 3 (STP).

При поглъщане под налягане (

= 0,6-0,67 мол / мол)= 12-13 ° С консумация на топлина в многонишкова вериги е 5,2-5.4 MJ / m 3 (при п. Y.).

Консумацията на електричество в пречистването на СМЕ е 72-108 MJ / тон NH3 (20-30 кВтч / т NH,), или 18-28,8 MJ на 1000 м 3 (5-8 киловатчаса на 1000 м 3 очистват газ).

Потока моноетаноламин съществуващите инсталации МЕА диапазони за пречистване на от 0.4 до 1.0 кг / т NH3. обаче добра работа, стабилна работа на потребление МАЕ за синтез на амоняк може да се намали до 0.3 кг / т NH3. или 0,05 кг на 1000 m 3 газ.