Способ очистки газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода Советский патент 1989 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей, содержа- 1ЦИХ водород, от диоксида углерода раствором моноэтаноламина и может быть использовано в химической,нефтехимической и других отраслях Промышленности.

Целью изобретения является 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 проводят при давлении 2,8 Mlla водным раствором моно- зтаноламина в количестве 1300 м /ч, поступающим двумя 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, выходящем 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 давления 2,8 Mlla до давления 0,А5 Mlla. В результате дросселирования раствор охлаждается до 92 С и из него десорбируется 4688 нм . Содержание диоксида углерода в растворе после снижения давления в экспанзере 0,596 моль СО /моль МЭА.

Количество тепла, теряемое 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 - молярность раствора,

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

Изобретение относится к способам селективного разделения газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода, раствором моноэтаноламина и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет 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 давления с получением экспанзерного газа и окончательную десорбцию диоксида углерода в регенераторе нагревом и отдувкой водяным паром при давлении более низком, чем в экспанзере, при этом десорбцию диоксида углерода из части насыщенного раствора перед подогревом осуществляют экспанзерным газом при давлении регенерации, после чего частично регенерированный раствор направляют на окончательную десорбцию в регенератор. 1 табл.

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 (грязная фракция); отношение объема паров воды в парогазовой смеси к объему диоксида углерода нм H/jO/HM СО 1 1 энтальпия парогазовой смеси, ккал/нм ПГС-,

пгс

4688-511-0,5 1197773ккал/ч.

После снижения давления в экспанзере раствор нагревают до 110°С и направляют в регенератор, где он регенерируется при давлении 0,14 МЛа, Из регенератора раствор выводится двумя 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 выводится чистая фракция 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.

со

Vco,со

где Vj-o - количество грязной СО,

нм СОг/ч$

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

VC D, Ч-(,.),26,

количество холодного раствора, степень карбонизации холодного раствора после снижения давления 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

грязной

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, Чистая парогазовая смесь, охлажденная 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

фракциями СО ч

грязной и чистой

930006 + 10686972 11616978 ккал/ч.

Таким образом, потери тепла с парогазовой смесью составляют: 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 составляет 0,012 об.%.

В таблице приведены сравнительные

0 показатели предложенного способа по примерам 1-3 и известного способа (примеры 2 и 3 осуществляют 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 Для насыщенного раствора, отделяемого перед подогревом и подаваемого на десорбцию и охлаждение парогазовой смеси, получаемой при регенерации, составляет 8-16% от основного

25 потока. Увеличение или уменьшение доли ненагретого потока по сравнению с предельными значениями приводит к ухудшению технологического режима, выражающемуся 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 достигается за счет возможности осуществления 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 личения расхода тепла на регенерацию по сравнению с прототипом, что улучшает условия абсорбции.

45

,

50

55

Формула изобретения

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 давления с получением экспан зерного газа, вторичную десорбцию диоксида углерода в регенераторе отдув- кой нагретым водяным паром, отлучающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения энергозатрат, перед подогревом 816 мас.% насыщенного раствора отделяют 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

Конасятрашм COt, ищи С0,/нопь ЮА

томор - гмарнро- мяшМ

грувор - гаяпяю ) 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 направляют на стадию вторичной десорбции. I

ентраOOtuiiKM , ррм

Потарм тсплА, ккал/н /р-рй -to

гржая фрашжи

С0,р.

чистая акши СО,

Oewia потеря таппа с парогаяо- 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