SU1524911A1 - Способ очистки газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам селективного разделени  газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода, раствором моноэтаноламина и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности. Изобретение позвол ет снизить энергозатраты и степень очистки процесса, который предусматривает абсорбцию диоксида углерода раствором этаноламина, последующий подогрев насыщенного раствора, десорбцию диоксида углерода и малорастворимых примесей в экспанзере при снижении давлени  с получением экспанзерного газа и окончательную десорбцию диоксида углерода в регенераторе нагревом и отдувкой вод ным паром при давлении более низком, чем в экспанзере, при этом десорбцию диоксида углерода из части насыщенного раствора перед подогревом осуществл ют экспанзерным газом при давлении регенерации, после чего частично регенерированный раствор направл ют на окончательную десорбцию в регенератор. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к способам разделени  газовых смесей, содержа- 1ЦИХ водород, от диоксида углерода раствором моноэтаноламина и может быть использовано в химической,нефтехимической и других отрасл х Промышленности .

Целью изобретени   вл етс  снижение энергозатрат и повышение степени очистки.

Пример 1 . В агрегате синтеза аммиака производительностью 1360 т аммиака в сутки на очистку от диоксида углерода в абсорбер поступает 205000 нм /ч газа состава, об.%: Hj 61,5Hi N 19,72i С0г17,55-, C00,55i СН 0,3li Ar 0,29.

Абсорбцию COi провод т при давлении 2,8 Mlla водным раствором моно- зтаноламина в количестве 1300 м /ч, поступающим двум  потоками в абсорбер: соответственно тонко и груборегенери- рованный растворы. Тонкорегенериров«н- ный раствор подают в верхнюю часть аппарата в количестве 650 м /ч с температурой , груборегенериро- ванный в среднюю - расход 650 м /ч, температура 58°С. В насыщенном растворе , выход щем из нижней части абсорбера с температурой , растворено: СО 1-0,65 моль СО /моль НЭА; ,23 раствора, 0,05 раствора.

Ni

1 . По прототипу насьпценный раствор нагревают до 96 С и дросселируют с давлени  2,8 Mlla до давлени  0,А5 Mlla. В результате дросселировани  раствор охлаждаетс  до 92 С и из него десорбируетс  4688 нм . Содержание диоксида углерода в растворе после снижени  давлени  в экспанзере 0,596 моль СО /моль МЭА.

Количество тепла, тер емое с газами десорбции из экспанзера

oira степень карбонизации гру- борегенерированного раствора , моль С02/моль МЭАу о( р - степень карбонизации тонкорегенерированн(1го раствора, моль СО /моль МЭА; N - мол рность раствора,

кмоль МЭА/М раствора; 22,26 - объем 1 кмоль СО, при нормальных услови х, нм СО 7/кмоль

Q

де Qnrc

э

arc

э

V

со

пгс

V -l - t

СО.2

количество тепла, выводимое из экспанзера с парогазовой смесью,Гкал/ч; количество СО , десорби- руемое в экспанзере (гр зна  фракци ); отношение объема паров воды в парогазовой смеси к объему диоксида углерода нм H/jO/HM СО 1 1 энтальпи  парогазовой смеси, ккал/нм ПГС-,

пгс

4688-511-0,5 1197773ккал/ч.

После снижени  давлени  в экспанзере раствор нагревают до 110°С и направл ют в регенератор, где он регенерируетс  при давлении 0,14 МЛа, Из регенератора раствор выводитс  двум  потоками: из средней части 650 груборегенерированного раствора со степенью карбонизации 0,35 моль СОа/моль МЭА, из нижней - 650 м /ч тонкорегенерированног раствора со степенью карбонизагу и 0,12 моль С07./моль МЭА. Из верхней части регенератора при 93 С выводитс  чиста  фракци  диоксида углерод в количестве:

V

COi T.P-N (,.р) - LT.I xN (d(e, - oi.p).- 22,26,

де Сиг L

г.р

т. р

количество СО, нм /ч$ количество груборегенерированного раствора,

количество тонкорегенерированного раствора.

м/ч;

со

V :,„ « 650-3,0-(О,596-0,35) +

+ 650-3,0 (0,596-0,12)3-22,26

33340 нм СО,/ч.

Количество тепла, выводимое с парогазовой смесью из регенератора:

пгс

31340-512-1,05 16348384 ккал/ч .

Общее количество тепла, выводимое с парогазовой смесью из экспанзера и регенератора

1197773 + 16848384 18046157 ккал/ч.

2. По изобретению часть насыщенного раствора в количестве 1150 м /ч нагревают до 103°С и снижают его давление в экспанзере до 0,45 МПа. В результате раствор охлаждаетс  до и из него десорбируетс  5376 нм / /СОг/ч. Содержание диоксида углерода в нем 0,58 моль СО-з/моль МЭА, Остальную часть насьпценного раствора в количестве 150 м /ч (холодный раствор подают в верх регенератора, где снижают его давление до 0,14 МПа. В результате раствор охлаждаетс  с 75 до . Отдувку малорастворимых примесей из этой части раствора осуществл ют парогазовой смесью из экспанзера . Температура гр зной фракции COj после охлаждени  холодным раствором составл ет 72 С. Количество гр зной CO-Z

со

Vco,со

где Vj-o - количество гр зной СО,

нм СОг/ч$

- количество СО, десорбируе- мое из холодного раствора , ,

VC D, Ч-(,.),26,

количество холодного раствора, степень карбонизации холодного раствора после снижени  давлени  и отдувки, моль СО /моль МЭА;

150(0,65-0,58)-З.О х22,26 701 5376 + 701 6077 нм СО /ч.

Количество тепла, уносимое с фракцией

гр зной

Q 1, 6077 505 0,303

930006 ккал/ч,

Холодный раствор, нагретый v экспанзерными газами до 73 С, поступает на орошение в регенератор в точку ниже ввода экспанзерных газов, Чиста  парогазова  смесь, охлажденна  холодным раствором, выходит из регенератора с температурой . Количество чистой COi

V

пог COi

- V

со-г

V

cOj

ПОгл

coi

-количество чистой СО-2., ,

-количество поглощенной СО 1 в абсорбере,

PL

oi LL

L

т.р

( - ° тр

- тр ) +

г.р

О г л

со.

( .р ) N -22,26.

о Нос- степень карбонизации

насыщенного раствора на выходе из абсорбера, моль COi/моль МЭА,

650-(0,65-0,12) +650(0,65-0 ,35)-22,26-3 36028 нм ,V 36028-6077 29951 нм .

Количество тепла, выводимое с чистой фракцией СО

пгс 29951-510-0,7 10686972 ккал/ч,

Общее количество тепла, выводимое

фракци ми СО ч

гр зной и чистой

930006 + 10686972 11616978 ккал/ч.

Таким образом, потери тепла с парогазовой смесью составл ют: 1) по прототипу 18046157 ккал/ч или Q пгс 1,3882 10 ккал/м раствора

2) по предполагаемому изобретению 1616978 ккал/ч или Q „,./L 0,8936

4- /

10 ккал/м раствора.

35

Содержание Hj в чистом диоксиде углерода по прототипу и изобретению составл ет 0,012 об.%.

В таблице приведены сравнительные

0 показатели предложенного способа по примерам 1-3 и известного способа (примеры 2 и 3 осуществл ют аналогично примеру 1),

Как видно из таблицы, при одной

t5 и той же очистке диоксида углерода от горючих примесей () расход тепла с парогазовой смесью в предлагаемом способе на л 30% ниже,чем в известном,

20 Дл  насыщенного раствора, отдел емого перед подогревом и подаваемого на десорбцию и охлаждение парогазовой смеси, получаемой при регенерации , составл ет 8-16% от основного

25 потока. Увеличение или уменьшение доли ненагретого потока по сравнению с предельными значени ми приводит к ухудшению технологического режима, выражающемус  в снижении степени

30 очистки газа (150 ррм CO-i в очищенно газе вместо 30-100 ррм) и повышении потерь тепла до 1,3 ккал/м раствора Преимущество предложенного способа достигаетс  за счет возможности осуществлени  более тонкой регенерации как тонко, так и груборегенерирован- ного раствора (до 0,085 и 0,31 моль СО /моль МЭА вместо 0,11 и 0,36 моль СО /моль ЮА по прототипу) без уве4Q личени  расхода тепла на регенерацию по сравнению с прототипом, что улучшает услови  абсорбции.

45

,

50

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ очистки газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода , включающий абсорбцию диоксида углерода водньм раствором этанолами- на под давлением, подогрев насыщенного раствора, первичную десорбцию диоксида углерода в экспанзере при снижении давлени  с получением экспан зерного газа, вторичную десорбцию диоксида углерода в регенераторе отдув- кой нагретым вод ным паром, отлучающийс  тем, что, с целью повышени  степени очистки и снижени  энергозатрат, перед подогревом 816 мас.% насыщенного раствора отдел ют и продувают экспанзерным газом при давлении, равном давлению на

   м«т

   Допл потока (И«Л

   по- , X от ос- овиого потока

   ,°С

   Пммм

   «IXUCBIU

   СО,

   фракши СО,

   piraicyavm

   Конас трашм COt, ищи С0,/нопь ЮА

   томор - гмарнро- м шМ

   грувор - га п ю ) 2 3

   12 t

   16

   6 20

   92 72 80

   70

   в 70

   93 86 89

   8В

   ВО 84

   0.11

   о.ов

   0.08S

   о.о«

   0,105 0,12

   0,36 0,29 0,31 0,34

   0,35 0,37

   стадии вторичной десорбции, и затем направл ют на стадию вторичной десорбции . I

   ентраOOt uiiKM , ррм

   Потарм тсплА, ккал/н /р-рй -to

   гржа  фрашжи

   С0,р.

   чиста  акши СО,

   Oewia потер  таппа с парога о- аой смесыо ккал/м /р-ра 10

   t водорода в чистон диоксида углерода

   300

   0.0921 0,07)5 0,0831 0,0«53

   1,2960 0,8936 1,1150 0,9987

   1,3882 0,9651 1,1981 l,O6tO

   0.012 0.012 0,012 0.012

   0,0671 0,0500

   1, 1,3071

   1,3301 1,3571

   0,012 0.019