Способ регенерации абсорбента Советский патент 1987 года по МПК B01D53/14 

11

Изобретение относится к способам регенерации абсорбента при абсорбционной очистке газов от СО, и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

фиг. 1 и 2 приведены схемы, поясняющие предлагаемый способ.

Пример 1, В представленной на фиг,1 схеме установки направляемый на регенерацию насыщенньй абсорбент делят на два потока с целью получения груборегенерированного абсорбента со степенью карбонизации ci 0,3 моль/моль и тонкорегенерированного абсорбента со степенью кар

бонизации

ot 0,1 5.

моль

Установка состоит из трех аппаратов со стекающей пленкой, корпуса 1, 2 и 3, работающих противоточно с тон

корегенерируемым абсорбентом и прямо- точно по греющему вторичному пару.

Для получения тонкорегенерируемого абсорбента его термообрабатывают в две стадии.

На первой стадии насыщенный СО абсорбент нагревают и направляют в корпус 3, где подвергают термической обработке при и давлении 1 ата. Парогазовую смесь отводят в конденсатор 4, где разделяют на воду и COj, Полученный груборегенерироваиньй абсорбент ( о1 0,3 моль/моль) из корпуса 3 насосом перекачивают в корпус 1 установки, в котором абсорбент подвергают термической обработке при 130 С и давлении 0,25 1УШа, Корпус 1 обогревается острьм греющим паром давлением 0,5 Ша. Из первого корпуса терморегенерированный абсорбент (ct 0,1 моль/моль) при помощи насоса 5 направляют в теплообменник 6, в котором абсорбент охлаждают и подают на абсорбцию.

Второй поток насьпценного диоксидом50 интенсивность процесса, легко управуглерода абсорбента термически обра- батьшают в одну стадию во втором корпусе установки. Насыщенный абсорбент предварительно нагревают в теплообменнике 7 и подают в корпус 2, кото- рый обогревается парр газовой смесью, полученной в первом корпусе установки. Температура термообработки абсорбента 110°С, давление 0,15 МПа, Гру-,

5

0

5

0

0

5

борегенерированный абсорбент из корпуса 2 подают в теплообменник 7, охлаждают и направляют на абсорбцию.

Парогазовую смесь из второго корпуса направляют на обогрев третьего корпуса установки.

Каждый корпус установки представляет собой кожухотрубньй теплообмен- ный аппарат, в котором с помощью распределительных устройств организуют стекающую вниз по греющим трубам гравитационную пленку. Образующаяся парогазовая смесь движется вверх противоточно к стекающей жидкой пленке, При этом в результате контакта пара и жидкости за счет разности температур происходит интенсивный тепломассообмен между насыщенной жидкостной пленкой с низкой температурой кипения и парогазовой смесью, имеющей более высокую температуру.

При стекании вниз по мере снижения степени карбонизации возрастает температура жидкостной пленки и образующейся парогазовой смеси. Поднимающаяся вверх парогазовая смесь контактирует со стекающей пленкой и охлаждается.

При контактировании пара и жидкости в противотоке возникают высокие градиенты концентрации и температур, что способствует повьшению интенсивности процесса и эффективности регенерации.

Таким образом, в предлагаемом способе многократно используется энергия потока при теплообмене через стенку между жидким абсорбентом и парогазовой смесью из предьщущепо корпуса установки.

Многократное использование тепла значительно снижает затраты энергии на регенерацию абсорбента. Противо- точное движение теплоносителя (парогазовой смеси) и регенерируемого абсорбента как внутри греющих труб пленочного аппарата, так и между корпусами установки позволяет увеличить

лять процессом и получать любую требуемую степень регенерации абсорбента.

Предварительный расчет показьюает, что для производства аммиака мощностью 1360 т/сут требуется установка для регенерации насыщенного раствора моноэтаноламина (МЭА). При регенерации в 3-корпусной установке получают

550 тонкорегенерируемого абсорбента со степенью карбонизации 0,1 моль/моль и 550 грубореге- нерированного абсорбента со степенью карбонизации о 0,3 моль/моль. При этом в процессе регенерации требуется испарить 32 т/ч воды и удалить из насыщенного раствора МЭА 68 т/ч СО, Для проведения, этого процесса применяют 3 выпарных аппарата со стекающей пленкой с поверхностью нагрева F 630 м . (Диаметр обечайки 1800мм, высота греющих труб 5000 мм). Соединение выпарных аппаратов осуществляют по противоточной схеме (фиг.1).

Преимуществом предлагаемого способа является четкая организация потоков в порядке последовательного изменения давления и температуры, что обеспечивает возможность получения практически любой степени регенерации абсорбента, удобство управления процессом, существенную экономию энергии.

В межтрубном пространстве корпусов 2 и 3 конденсируется парогазовая смесь. Из нижней части греющих камер отводят конденсат водяного пара и смешивают его с регенерированным абсорбентом в том же корпусе установки. ри этом используют дополнительное епло конденсата, увеличивают стеень регенерации абсорбента и снижают отери тепла.

Расход греющего пара составляет 199,6 тыс.ккал/т СО.

П р и м е р 2. Способ может быть ; осзпцествлен по схеме, изображенной на фиг.2, обеспечивающей получение тонкорегенерированного со степенью карбонизации ot 0,1 моль/моль и гру- борегенерированного с ,3 моль/моль

. В третьем корпусе установки процесс десорбции осуществляют при дав лении 0,21 МПа и . Образующуюс

пар, а отделившуюся двуокись углеабсорбента.

Установка состоит из семи послед6-45 парогазовую смесь подают на обогрев вательно соединенных по греющему вто- четь ертого корпуса, в межтрубном ричному пару пленочных аппаратов (кор- пространстве конденсируют водяной пусов).

Груборегенерированный абсорбент получают путем одностадийной термообработки. Дпя получения тонкорегенерированного абсорбента имеющийся груборегенерированный абсорбент подрода отводят из верхней части грею50 щей камеры.

В четвертом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществ ляют при давлении 0,14 МПа и ЮУ С. Образующуюся парогазовую смесь подавергают дополнительной термообработке. Исходньй насьщенный диоксидом углерода раствор моноэтаноламина со степенью карбонизации ,65 моль/моль, разделяют на пять потоков и направляют параллельно в пять корпусов уста

0

5

0

5

0

5

0

новки (корпуса 3-7) для проведения первой стадии регенерации.

Полученньй из последних корпусов груборегенерированный абсорбент направляют на вторую стадию регенерации противотоком по отношению к вторично- м у греющему пару. Для второй стадии регенерации используют первый и второй корпуса установки, в которые направляют насосами 9 груборегенерированный абсорбент.

Из 7-7ГО корпуса груборегенерированный абсорбент подают в первый корпус, -а из 6-го - во второй корпус установки.

Обогрев первого корпуса установки осзпцествляют греющим паром давлением 0,6 МПа (возможно 0,8 МПа). В первом , корпусе установки процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при ; давлении 0,5 МПа и температуре .

Из первого корпуса образующуюся парогазовую смесь подают в межтрубное пространство второго корпуса, где производят конденсацию водяных паров. Диоксид углерода отделяют и вьшодят из верхней части межтрубного пространства греющей камеры. В трубном пространстве греющей камеры второго корпуса проводят процесс десорбции диоксида углерода из раствора моно- этаноламина при давлении 0,35 МПа и температуре 129°С.

Образующуюся во втором корпусе парогазовую смесь подают на обогрев третьего корпуса установки. В межтрубном пространстве греющей камеры третьего корпуса производят конденсацию водяньк паров, отделяют и отводят диоксид углерода. I

. В третьем корпусе установки процесс десорбции осуществляют при давлении 0,21 МПа и . Образующуюся

пар, а отделившуюся двуокись углепарогазовую смесь подают на обогрев четь ертого корпуса, в межтрубном пространстве конденсируют водяной

рода отводят из верхней части греющей камеры.

В четвертом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,14 МПа и ЮУ С. Образующуюся парогазовую смесь подают в межтрубное пространство пятого корпуса установки, где водяной пар конденсируется, а ввделившийся диоксид углерода выводят из верхней части камеры.

512

В пятом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,09 МПа и 95°С. Образующуюся в пятом корпусе парогазовую смесь подают на обогрев шестого корпуса. В шестом корпусе процесс десорбции диоксида углерода проводят при давлении 0,06 МПа и . Образующуюся парогазовую смесь направляют на обогрев седьмого корпуса .установки.

В седьмом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,05 МПа и 70°С. Образующуюся в седьмом корпусе парогазовую смесь направляют в конденсатор 10, где водяной пар конденсируют, а выделивншйся диоксид углерода отводят.. .

л .

Потоки груборегенерированного абсорбента из корпусов 3, 4 и 5 после охлаждения в теплообменниках 8 соединяют в общий поток и направляют на абсорбцию. Потоки тонкорегенерированного абсорбента охлаждают в теплообменниках 8, затем соединяют и направляют на абсорбцию.

Удельный расход тепла на 1 т СО составляет 99 тыс.ккал/т СО ,

Формула изобретения 1. Способ регенерации абсорбента при повышенной температуре в процессах очистки газов от диоксида углерода водным раствором моноэтанолами- на, включающий пропускание абсорбента через систему из нескольких кожухо- трубных теплообменников с обогревом одного из них греющим паром и подачу образующейся в трубах каждого теплообменника парогазовой смеси в межтрубное пространство последующего теплообменника с отбором газообразного диоксида углерода, о т л и - 5 чающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, поток регенерируемого абсорбента делят на части и направляют их в теплообменники параллельными потоками, при этом дав- 0 ление и температуру меняют в теплообменниках ступенчато от не более 140°С и 0,5 МПа в теплообменнике с греющим паром до не менее 70 С и 0,05 МПа в последнем по ходу парога- зовой смеси теплообменнике.

2. Способ по п.1,отличаю- щ и и с я тем, что образующийся в iмежтрубном пространстве каждого теплообменника, кроме первого, конден- 30 сат подают в нижнюю часть трубного пространства того же теплообменника,

сог

С02

7

Составитель Г.Винокурова Редактор М.Дьшьш Техред А.Кравчук .

ЗакаГбЗОЛо Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета CbLF

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

.Z

Изобретение относится к способам регенерации абсорбента в процессах очистки газов от COj водным раствором моноэтаноламина, применяемым в химической, металлургической и пищевой промышленности и позволяющим снизить энергозатраты. Поток регенерируемого абсорбента делят на части и направляют ихв несколько кожухотрубных теплообменников (ТО) параллельными потоками с обогревом одного из них греющим паром. Образующуюся в трубах каждого ТО парогазовзпо смесь подают в межтрубное пространство последующего ТО. При этом температуру и давление меняют ступенчато от не более и 0,5 МПа в ТО с греющим паром до не менее 70 С и 0,05 tffla в последнем по ходу парогазовой смеси ТО. Образующийся в межтрубном пространстве каждого ТО (кроме первого) конденсат подают в нижнюю часть трубного пространства того же ТО. 1 з.л. ф-лы, 2 ил. с (Л с: tsd ;о О) Is5