RU2087182C1

RU2087182C1 - Method of treating process gas with solutions of ethanolamines in ammonia production

Info

Publication number: RU2087182C1
Application number: RU9393039183A
Authority: RU
Inventors: Николай Андреевич Янковский; Эмилия Францевна Никитина; Алина Ивановна Островская; Борис Васильевич Кравченко; Алина Михайловна Польоха; Лариса Михайловна Стасюк; Ольга Александровна Соколюк; Михаил Васильевич Заблуда; Игорь Михайлович Демиденко; Виталий Федорович Козлов
Original assignee: Горловский арендный концерн "Стирол"
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: gas treatment. SUBSTANCE: invention relates to methods of removing carbon dioxide from process gas in production of ammonia from natural gas and can be applied at ammonia production plants using solutions of ethanolamines as absorbents. Invention allows reducing concentration of tar in monoethanolamine absorption solution, decreasing its corrosive activity by introducing 0.5-1.0 wt % potassium nitrite solution into poor or saturated monoethanolamine solution when maintaining potassium nitrite concentration in solution within the range of 0.5 to 1.0 g/l. EFFECT: enhanced efficiency of process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам удаления диоксида углерода из технологического газа производства аммиака из природного газа. Может найти применение в производствах аммиака, использующих в качестве абсорбента растворы этаноламинов. The invention relates to methods for removing carbon dioxide from a process gas for the production of ammonia from natural gas. May find application in ammonia production using solutions of ethanolamines as absorbent.

В настоящее время в производствах аммиака из природного газа широкое распространение получили способы очистки технологического газа горячими растворами моноэтаноламина (МЭА) активированными различными добавками. В частности, наибольшее распространение получили растворы с концентрацией 15-20% МЭА. Currently, in the production of ammonia from natural gas, methods for purifying process gas using hot solutions of monoethanolamine (MEA) activated by various additives are widely used. In particular, the most widespread are solutions with a concentration of 15-20% MEA.

Недостатками указанных способов является протекание побочных реакций, в которых принимает участие диоксид углерода, кислород, материалы аппаратуры, примеси. Побочные реакции приводят к повышению вспениваемости, коррозионной активности раствора, загрязнению раствора за счет смолообразования. Для устранения указанных недостатков снижают концентрацию МЭА в растворе, вводят ингибиторы: NaOH, KOH, Na₂CO₃, хромат калия, соду, сульфат натрия, метаванадат натрия или проводят отдувку кислорода азотом [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки технологического газа от диоксида углерода 19-21%-ным раствором МЭА. Для защиты оборудования от коррозии в раствор МЭА вводят пятиокись ванадия, образующую защитную пленку на поверхности оборудования [2]
Недостатком указанного способа является осмоление МЭА в процессе очистки и накопление продуктов побочных реакций в растворе моноэтаноламина до концентрации, превышающей допустимые нормы (2 г/л). Одновременно, в процессе очистки газа от CO₂ происходит восстановление ванадия в соединения низшей валентности, обладающие слабой ингибирующей способностью. В связи с этим необходимо периодически выводить соединения из системы очистки газа в смолоотделитель с последующей регенерацией их и возвратом в систему, что требует существенных затрат [прототип с.122-123]
Задачей изобретения является разработка способа очистки технологического газа, позволяющего уменьшить концентрацию смолы в абсорбционном растворе МЭА, снизить коррозионную активность раствора и расход пятиокиси ванадия.The disadvantages of these methods is the occurrence of adverse reactions in which carbon dioxide, oxygen, equipment materials, and impurities take part. Adverse reactions lead to increased foaming, corrosiveness of the solution, and contamination of the solution due to gum formation. To eliminate these drawbacks, the concentration of MEA in the solution is reduced, inhibitors are introduced: NaOH, KOH, Na ₂ CO ₃ , potassium chromate, soda, sodium sulfate, sodium metavanadate or oxygen is flushed with nitrogen [1]
The closest in technical essence and the achieved result is a method of purifying a process gas from carbon dioxide with a 19-21% MEA solution. To protect equipment from corrosion, vanadium pentoxide is introduced into the MEA solution, forming a protective film on the equipment surface [2]
The disadvantage of this method is the milling of MEA during the cleaning process and the accumulation of adverse reaction products in a solution of monoethanolamine to a concentration exceeding the permissible norms (2 g / l). At the same time, in the process of gas purification from CO ₂ , vanadium is reduced to compounds of lower valency, which have a weak inhibitory ability. In this regard, it is necessary to periodically remove the compounds from the gas purification system to the resin separator, followed by their regeneration and return to the system, which requires significant costs [prototype p.122-123]
The objective of the invention is to develop a method for purifying process gas, which allows to reduce the concentration of the resin in the MEA absorption solution, to reduce the corrosivity of the solution and the consumption of vanadium pentoxide.

Поставленная цель достигается путем очистки технологического газа от диоксида углерода 19-21% -ным раствором моноэталомина, содержащим карбонат калия, в который дополнительно вводится водный раствор нитрита калия концентрацией 0,5-1,0% для поддержания в системе концентрации 0,05-0,1% (0,5-1,0 г/л) в течение процесса очистки. The goal is achieved by purifying the process gas from carbon dioxide with a 19-21% solution of monoethalomine containing potassium carbonate, into which an additional aqueous solution of potassium nitrite with a concentration of 0.5-1.0% is added to maintain a concentration of 0.05-0 , 1% (0.5-1.0 g / l) during the cleaning process.

Пример 1. В производстве аммиака из природного газа на агрегате мощностью 1360 т аммиака в сутки технологический газ состава, об. H₂ 63; N₂ 19,8; CH₄ 0,26; CO 0,33; CO₂ 16,2; Ar+O₂ 0,35; влага 0,06, для очистки от диоксида углерода пропускается через абсорбционный раствор, содержащий горячий 20% МЭА и 2% K₂CO₃. В насыщенный раствор подается водный раствор KNO₂ концентрацией 1,0 мас.Example 1. In the production of ammonia from natural gas at a unit with a capacity of 1360 tons of ammonia per day, process gas composition, vol. H ₂ 63; N ₂ 19.8; CH ₄ 0.26; CO 0.33; CO ₂ 16.2; Ar + O ₂ 0.35; moisture 0.06, for purification from carbon dioxide is passed through an absorption solution containing hot 20% MEA and 2% K ₂ CO ₃ . An aqueous solution of KNO _{2 with a} concentration of 1.0 wt.

Концентрация KNO₂ контролируется в растворе абсорбера и поддерживается 1 г/л. Концентрация смолы в растворе определяется весовым методом. Концентрация муравьиной кислоты определяется фотоколориметрически. Скорость коррозии по методике исследования коррозионной стойкости для углеродистой стали марки Ст. 3 при температуре 80^oC потенциостатическим методом. Вспениваемость раствора определяется по высоте столба пены в трубке после 20 мин вспенивания азотом. Результаты приведены в таблице.The concentration of KNO _{2 is} controlled in an absorber solution and is maintained at 1 g / l. The concentration of the resin in the solution is determined by the gravimetric method. The concentration of formic acid is determined photocolorimetrically. Corrosion rate according to the method of research of corrosion resistance for carbon steel grade Art. 3 at a temperature of 80 ^o C potentiostatic method. The foamability of the solution is determined by the height of the foam column in the tube after 20 minutes of foaming with nitrogen. The results are shown in the table.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Example 2. Analogously to example 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,75% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,75 г/л. Результаты в таблице.An aqueous solution of KNO ₂ with a concentration of 0.75% is introduced into the lean solution to maintain its concentration in the solution of 0.75 g / l. Results in the table.

Пример 3. Аналогично примеру 1. Example 3. Analogously to example 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,5% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,5 г/л. Результаты в таблице.An aqueous solution of KNO ₂ with a concentration of 0.5% is introduced into the lean solution to maintain its concentration in the solution of 0.5 g / l. Results in the table.

Пример 4 (прототип). Аналогично примеру 1. Example 4 (prototype). Analogously to example 1.

Вместо водного раствора KNO₂ вводят V₂O₅ и поддерживают концентрацию в растворе 0,1 г/л. Результаты приведены в таблице.Instead of an aqueous solution of KNO _2, V ₂ O ₅ is introduced and the concentration in the solution of 0.1 g / L is maintained. The results are shown in the table.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 1. Example 5 (control). Analogously to example 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 1,25% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 1,25 г/л. Результаты в таблице.An aqueous solution of KNO ₂ with a concentration of 1.25% is introduced into the lean solution to maintain its concentration in the solution of 1.25 g / l. Results in the table.

Пример 6 (контрольный). Аналогично примеру 1. Example 6 (control). Analogously to example 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,25% вводится в насыщенный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,25 г/л.An aqueous solution of KNO ₂ with a concentration of 0.25% is introduced into a saturated solution to maintain its concentration in the solution of 0.25 g / L.

Результаты испытания предлагаемого и известного способа приведены в таблице. The test results of the proposed and known method are shown in the table.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе (примеры 1-3) по сравнению с прототипом (пример 4), достигается снижение смолистых веществ в растворе с 4,31 до 1,7-1,8 г/л; уменьшается расход пятиокиси ванадия; снижается скорость коррозии с 0,013 до 0,007-0,0084 мм/год и вспениваемость раствора на 10,6-18,7% В примере 5 при увеличении концентрации KNO₂ в рабочем растворе выше 1 г/л дальнейшее улучшение показателей незначительно. Снижение концентрации KNO₂ в рабочем растворе до 0,25 г/л (пример 6) не обеспечивает поддержания достигнутого эффекта.As can be seen from the table, in the proposed method (examples 1-3) in comparison with the prototype (example 4), the resinous substances in the solution are reduced from 4.31 to 1.7-1.8 g / l; the consumption of vanadium pentoxide decreases; the corrosion rate decreases from 0.013 to 0.007-0.0084 mm / year and the expandability of the solution by 10.6-18.7%. In Example 5, with an increase in the concentration of KNO ₂ in the working solution above 1 g / l, further improvement is insignificant. The decrease in the concentration of KNO ₂ in the working solution to 0.25 g / l (example 6) does not ensure the maintenance of the achieved effect.

Таким образом, предлагаемый способ очистки технологического газа производства аммиака позволяет уменьшить в 2,5 раза концентрацию смолы в абсорбционном растворе моноэтаноламина и не менее чем в 1,5 раза снизить его коррозионную активность. Thus, the proposed method for purifying process gas of ammonia production allows reducing the concentration of resin in the absorption solution of monoethanolamine by 2.5 times and reducing its corrosivity by at least 1.5 times.

Claims

The method of purification of process gas from carbon dioxide 19 21% solution of monoethanolamine, characterized in that in the process of cleaning using a solution of monoethanolamine containing potassium carbonate, in which an additional 0.5 to 1.0% aqueous solution of potassium nitrite is added while maintaining it concentration of 0.05 to 0.1% during the cleaning process.