CS211313B1 - Způsob regenerace roztoků při absorpčních pochodech a zařízení k prováděni tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká regenerace roztoků při absorpčních pochodech a zařízení pro provádění způsobu a má za cíl úsporu energie vyšSím využitím tepla absorpčního roztoku. Tlak regenerovaného roztoku se po průchodu regenerační zonou sníží pod hodnotu tlaku v regenerační zóně v poměru tlaků nejméně 1,0§ a vzniklé páry se vrátí,přes kompresní zónu zpět do regenerační zóny. • Mezi regenerační kolonou (3) a čerpadlem (2) pro dopravu absorpčního roztoku do absorpční kolony (1) je vřazena jednak uvolňovací kolona (5) a jednak kompresor (6). Vynález lze využít pro všechny absorpční pochody.

Description

Vynález ae týká regenerace roztoků pří,absorpčních pochodech a zařízení k provádění tohoto způsobu.

V průmyslu se často odstraňuje ze směsi plynu Jedna složka absorpcí. Směs plynů obsahující složku, která má být separována — obvykle při zvýšeném tlaku - je přiváděna do spodní části absorpční kolony a je protiproudem vypírána roztokem, který do hlavy absorpční kolony přivádí čerpadlo.

Z hlavy absorpční kolony pak odchází směs ochuzená o vypíranou složku, Z paty absorpční kolony odchází potrubím vypínací roztok nasycený vypíranou složkou ne hlavu regenerační kolony, ve která se roztok regeneruje a přitom uvolňuje opět v plynná fázi pohlcenou složku.

K regeneraci dochází snížením tlaku, zvýšením teploty a atripováním parami vypíracího roztoku.

Tlak v regenerační koloně je udržován obvykle blízký atmosférickému tlaku, vždy je věak nižší než tlak v absorpční koloně·

Teplo je do regenerační kolony dodáváno vařákem připojeným k patě této kolony.

Vařák přivádí regenerovaný roztok do varu, tím se uvolňuje vypíraná složka z roztoku a stoupá spolu s parami roztoku vzhůru regenerační kolonou, kde dochází k částečné kondenzaci par roztoku účinkem nově přicházejícího chladnějšího roztoku. Z hlavy regenerační kolony pak odchází v absorberu pohlcená složka spolu se zbytkem dosud neskondenzované vypírací kapaliny. Regenerovaný roztok odchází při teplotě varu ee spodku regenerační kolony potrubím do čerpadla, která zvyěuje tlak roztoku na tlak v absorpční koloně a dopravuje jej na hlavu táto kolony.

Aby se zvýšila účinnost absorpční kolony, zařazuje se do nástřikové kolony chladič roztoku.

Popsaný způsob využívá Henryho zákona, podle kterého je množství rozpuštěných plynů v kapalině úměrno tlaku absorbovaného média a nepřímo úměrno teplotě. Proto je v absorpčních kolonách udržován tlak vyěěí a teplota nižší než v regeneračních kolonách. Přitom je parciální tlak vypíraná složky v regenerátoru ještě snižován střipováním - tj. parami vypíraeího roztoku.

Operace oddělování jedné složky ze směsi absorpcí nemění množství energie plynu (nebereme-li v úvahu snížení tlakové energie vypírané složky ani tlakovou ztrátu plynu); tento proces probíhá na úkor tepelné energie e je provázen tlakovou ztrátou vypírecí kapaliny.

Vysoká energetická náročnost těchto procesů je dáná požadavkem snížit tlak par vypírané složky na minimum atripováním parami roztoku a dále potřebou dodávat cirkulujícímu vyplracímu roztoku teplo pro usnadnění desorpce, které je pro zvýšení účinnosti absorpce na jiném místě procesu (před absorberem) roztoku odebíráno.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob regenerace roztoků při absorpčních pochodech a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu.

Podstatou způsobu podle vynálezu je, že regenerovaný nasycený roztok, přicházející z absorpční zóny, se ohřívá v regenerační kóně alespoň částečně teplem, získaným tím, že se tlak regenerovaného roztoku po průchodu regeneračhí zónou sníží pod hodnotu tlaku v regenerační zóně nejméně v poměru tlaků 1,05 a vzniklé páry aa vrátí přes kompresní zónu zpět do regenerační zóny.

Způsob podle vynálezu se provozuje na zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi patu regenerační kolony a sací potrubí čerpadla je vřazena pomocná kolona tak, Ze

2,1313 potrubí pro odvod absorpčního roztoku. z regenerační kolony je vedeno do nástřiku pomocná kolony a sací potrubí Čerpadla je vyvedeno odspodu pomocná kolony, přičemž mezi potrubí pro odvod par z pomocná kolony a regenerační kolonu je vřazen kompresor.

Způsob a zařízení podle vynálezu má proti dosavadním řešením tyto výhody.

Zařazením pomocná kolony pracující při nižším absolutním tlaku, než jaký. je-v regenerační kolonš, mezi regenerační kolonu a čerpadlo se dosáhne kromě hlubší regenerace roztoku snížení teploty prostou redukcí tlaku regenerovaná kapaliny, která má teplotu varu.

Nízký tlak v pomocná kolonš udržuje kompresor, který takto uvolněná páry spolu se zbytkem pohlceného plynu odsává a dopravuje při zvýšeném potenciálu zpět do regenerační kolony buň bezprostředně nad hladinu kapaliny, nebo výše do desorpčního prostoru regenerační kolony obvykle nad patro regenerační kolony, která odpovídá složení komprimovaná směsi par a vypíraná složky.

Z termodynamického hlediska ee snížením tlaku roztoku mezi úrovně v regenerační koloně a v pomocná koloně (která probíhá při konstantní entalpii) Škrcením uvolní část par. Zbylý roztok zůstane na bodu varu, ale při nižší teplotě. Teplota, o kterou se ochladí roztok, je úměrná 'snížení tlaku. Odpaření probíhá při sníženém tlakovém i teplotním potenciálu. Stlačením uvolněných par se za cenu relativně malé kompresní práce převede výpamé teplo těchto par na vyěěí teplotní potenciál a uplatní se při regeneraci roztoku v regenerační koloně.

.Důsledkem tohoto procesu je, že se regenerovaný roztok ochladí bez potřeby’chladu, tj. chladicí vody, nebo chladicího vzduchu a i bez potřeby chladiče. Teplo úměrná ochlazení roztoku se na úkor kompresní práce přivede do regenerátoru, kde sníží potřebu tepla pro regeneraci. Snížením tlaku roztoku a jeho částečným odpařením se ještě dále sníží obsah pohlcené složky v roztoku, a tím se zlepší jeho absorpční schopnost.

Nový způsob nabývá významu, je-li poměr tlaku v regenerační koloně a v pomocné koloně větší než cca 1,05. až 1,1.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn příklad provedeni zařízení podle vynálezu. , '

Absorpční kolona £ je opatřena přívodem plynná směsi ££, odvodem plynná směsi zbavené vypírané složky JJ, odvodem absorpčního roztoku s pohlcenou vypíranou složkou 13, čerpadlem £ se sacím potrubím 21 vyvedeným ze spodku pomocné'uvolňovací kolony g a výtlačným potrubím 22 vedeným k hlavě absorpční kolony £.

Potrubí 11 pro odvod absorpčního roztoku s pohlcenou vypíranou složkou z. paty absorpční kolony 1 je vyvedeno pod hlavu regenerační kolony 1 opatřené na hlavě potrubím 31 pro odvod uvolněné plynné složky, vařákem £ a potrubím 32 pro odvod absorpčního roztoku ž paty regenerační kolony g do nástřiku pomocné kolony g. Z hlavy uvolňovací kolony g je vyvedeno potrubí SJ, jež je současně sacím potrubím kompresoru 6, jehož výtlačné potrubí 61 je vyvedeno do spodní části regenerační kolony 1· ,

Způsob podle vynálezu je blíže vysvětlen na dále uvedených příkladech.

Přikladl

V tomto příkladu je pro srovnání uveden jeden z dosud používaných způsobů. Pro vypírání kysličníku uhličitého z kontaktního plynu v procesu výroby čpavku se používá nejčastěji 25 až 3096 roztoku potaše. Pro vypírání 100 000 m^/h při standardních podmínkách, což odpovídá jednotce o výkonu cca 600 t NH3/dén, který obsahuje ,8 000 m^ COg/h, opět při standardních podmínkách, se při konvenčním způsobu cirkuluje 700 m^?h 30% roztoku potaše ve vodě, dále se dodává.113 miliónů kJ/h tepla {cca 6 300 kJ/nP COg) a 680 m^ chladicí vody/h.

Spotřeba elektrické energie pro čerpáni roztoku je cca 960 kW a pro čerpání chladicí vody je 115 kW.

Příklad 2

V tomto příkladu se postupuje podle vynálézu a na zařízení podle vynálezu podle připojeného výkresu. Zavedením termokomprese, kterou se sníží tlak regenerovaného roztoku z tlaku blízkého atmosférickému na 0,07 MPa se dosáhne těchto energetických úspor:

Množství cirkulačního roztoku se sníží na cca 680 m^/h díky .hlubší regeneraci roztoku (obsah vázaného COg se sníží z 15 m^ COg/m^ _na 14 m^COg/m^). Tím se uspoří 27 kW elektrické energie.

Není potřeba chladicí voda, protože teplota roztoku se snížením tlaku sníží o 16 °C. Úspora elektrické energie pro čerpání 680 m·’ chladicí vody/h je 115 kW.

Termokompresor odsává přibližně 15 700 kg/h par z kolony 5, a tím přečerpává 35,2 miliónů kJ/h teplá, tj.- uspoří přibližně 31,2 % tepelné energie pro regeneraci roztoku.

Naproti tomu je pro pohon kompresoru potřeba 110 kV elektrické energie, takže celková úspora elektrické energie se sníží na 32 kW.

Claims (2)

1. PftERMÍT VYNÁLEZU

   1. Způsob regenerace roztoků při absorpčních pochodech, vyznačující se tim, že regenerovaný nasycený roztok přicházející z absorpční zóny, se v regenerační zóně ohřívá alespoň částečně teplem, získaným tím, že se tlak regenerovaného roztoku po průchodu regenerační zónou sníží pod hodnotu tlaku v regenerační zóně nejméně v poměru tlaků 1,05 a vzniklé páry se vrátí přes kompresní zónu zpět do regenerační zóny.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 obsahující absorpční kolonu, čerpadlo a regenerační kolonu, vyznačená tím, že mezi patu regenerační kolony (3) a sací potrubí (21) čerpadla je vřazena uvolňovací kolona (5) tak, že potrubí (32) pro odvod absorpčního roztoku z regenerační kolony (3) je vedeno do nástřiku pomocné kolony (5) a sací potrubí čerpadlá (2) je vyvedeno odspodu uvolňovací kolony (5),.přičemž mezi potrubí (51) pro odvod par z pomocné kolony (5) a regenerační kolonu (3) je vřazen kompresor (6).

   1 list výkresů