Способ выделения газов из растворов Советский патент 1979 года по МПК B01D3/00 

Изобретение относится к способам вьоделения газов из растворов, в част ности к выделению аммиака из водного раствора, а также к выделению кислых газов из аммиачного поглотительного рас ТВ ора. Вьщеление газов из растворов осуществляется в большинстве случаев путем отпарной десорбции, однако процесс отпарной десорбции газов из разбавленных водных растворов выделяется по своим особенностям среди других процессов разделения смесей химических компонентов дистилляцией Доля компонентов, образующих газовую фазу (в отличие от дистилляции смесей, содержащих близкие количества компонентов, например, нефть сырой бензол и др.), при дистилляции водных растворов газов составляет ма лую часть от жидкой фазы (воды) до 1%, что обусловливает низкую скорость газовой фазы в колонне. В то же время лучшему разделению компонен тов способствует увеличение скорости газовой фазы. Известен способ выделения кислых газов HjS HCN из аммиачно-водного поглотительного раств.ора путем отпар ной десорбции 1. Этот способ применяется для регенерации поглотительного аммиачного раствора в круговом способе очистки коксового газа от сероводорода. Известный способ заключается в том, что после промывки коксового газа водным раствором аммиака поглотительный раствор регенерируют на отпарной колонне (отгоняют кислые газы из раствора, сохраняя аМмиак). Для этого раствор после контакта с газом подогревают регенерированным раствором в теплообменйике. Подогретый раствор подают в отпарную колонну примерно на половине высоты колонны, Колонна состоит из двух секций верхней .укрепляющей и нижней испарительной, и имеет куб-кипятильник, обогреваемый глухим паром. Аммиачный раствор, свободный от кислых газов, стекает из колонны в куб, выводится оттуда через теплообменник, холодильник и затем вновь используется в качестве абсорбента. Температуру наверху отпарной колонны и соответственно потери аммиака с уходящими газами регулируют добавлением на верхнюю тарелку укрепляющей секции колонны небольшой части холодного исходного насыщенного раствора. 1азы, выходящие из верха отпарной колонны содержат в концентрированном виде сероводород, двуокись углерода, циа нистый водород и некоторое количест во аммиака. При этом способе стремятся макси мально перевести кислые компоненты ; в газовую фазу и сохранить основную часть аммиака в растворе. Для таког разделения, однако, приходится использовать высокоэффективные дорого стоящие аппараты и расходовать боль шое количество водяного пара на десорбцию. Это вызывается тем, что объем газовой фазы ограничивается ко личеством {)астворенных в воде, газов а следовательно, мал и не позволяет обеспечить необходимую для хорошего разделения компонентов скорость газовой фазы. Вывод газов в концентрированном виде из верха колонны приводит к Контакту их с поступающим для холодного орошения исходным раст вором, вследствие чего соотношение аммиака, кислых компонентов, а также водяных паров в выводимом концентра те приближается к соотношению их в исходном растворе, а следовательно снижается достигаемый в колонне эффект их разделения. Известен также способ выделения г1ммиака из водного раствора в отпар ной колонне путем введения в нее, кр ме пара, индифферентного газа-носителя 2 . Способ заключается в том, что вод ный раствор, содержащий аммиак, подают в колонну раздельно двумя потоками; меньшую часть - на верх колонн большую часть раствора нагревают про тивотоком выходящим раствором и пода ют в середину колонны. В колонну вводят индифферентный газ-носитель, например воздух. Сверху выводят газ содержащий аммиак, снизу из куба раствор, свободный от аммиака. Введение индифферентного газа-носителя позволяет регулировать объем газовой фазы. Следовательно, устраняется недостаток , присущий способам отпарнбй десорбции, в которых десорб цию ведут только паром. Однако введение инертного газа в процесс отпарной десорбции приводит к нeofexoдимocти его очистки перед . выбрсЬом в атмосферу, что значительно удорожает процесс. Кроме того, вывод десорбируемых газов сверху колонны приводит к их контактированию с исходным растворся что значительно снижает эффективность разделения. Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и предотвращение загрязнения атмосферы. Сущность предлагаемого изобретения заключаетсяв том., что парогазовую смесь, отбираемую из укрепляющей секции ректификационной колонны, подают в испарительную секцию колонны, а целевой продукт отбирают со средних тарелок укрепляющей секции в виде концентрированного раствора. Вывод концентрата со средины укрепляющей колонны вместо вывода десорбированных веществ из верха колонны позволяет предотвратить контакт вьгводимой фазы с исходным раствором. Такое разделение зон ввода и вывода фаз позволит также улучшить достигаемый в колонне эффект разделения. На средних тарелках создается наибольшее концентрирование газов, так как наверх поступает разбавленный раствор, насыщающийся по мере стекания подымающимися газами, а снизу из испарительнрй части ид-ет парогазовая смесь, укрепляющаяся по мере подъема в результате конденсации водяных паров . На чертеже дана схема установки р1еализации способа для выделения газов из водных растворов. Установка содержит укрепляющую секцию колонны 1, испарительную секцию, 2 колонны, куб-кипятильник 3, теплообменник 4 раствора, холодильник 5 концентрата, сборник б концентрата, циркуляционный насос 7, брызгоотбойн ик 8 . УстПановка. работает следующим образом. Десорбцию поглотительного раствора ведут в колонне, состоящей из двух секций 1 и 2 - укрепляющей и испарительной, снабженных насадкой из колец Рашига, тарелками с колпачками и другими устройствами для улучшения контакта газа и жидкости. В секцию 2 подают насыщенный исходный раствор, нагретый предварительно в теплообменнике 4 отходящим дегазированным раствором. Температуру верха колонны, а также потери аммиака регулируют добавлением в верхнюю секцию колонны небольшого количества холодного насыщенного раствора. Из куба-кипятильника 3 в колонну подают пар для испарения стекающего с колонны раствора. Парогазовую смесь отсасьшают циркуляционным насосом 7 из верха колонны через брызгоотбойник 8 и подают в испаритель или куб-кипятильник. Из низа колонны или из куба выводят раствор, освобожденный от нежелательных газов. Выделенные из исходного раствора газы в виде жидкого концентрированного раствора непрерывно отводят через холодильник 5 в сборник 6 с одной или нескольких тарелок укрепляющей секции.

Пример . Водный раствор, содэржащий, г/л: NH, 10;

3;

HCN., 2)

СО,, 2, подают в колонну двумя потоками, Основную часть раствора (около 80-90%) подают в теплообменник 4, где его нагревают до 70-80°С и далее вводят на орошение испарительной секции 2. Остальной раствор (10-20% от общего количества) подают без нагрева на верх укреппяющей секции, где поддерживают температуру , Из середины укрепляющей секции выводят водный концентрированный раствор с температурой содержащий, г/л: КНэ 75; HiS 68; HCN 44; COi 25.

Из низа колонны или из куба кипятильника выводят регенерированный поглотительный раствор, содержащий, г/л: NH3 7-8; Н. S 0,3;HCN 0,25; COi 1.

Из верха колонны отсасывают циркулирующий газ, равновесно насьпценный компонентами раствора при температуре наверху колонны, и подают в испаритепьную секцию колонны.

Материальный баланс газовых компонентов при отпарной десорбции по предлагаемому способу (на 100 л исходного раствора) приведен в таблице.

Способ позволяет предотвратить по ностью вредные выбросы в атмосферу без дополнительных мероприятий по очистке газа-носителя. Наряду с этим способ позволяет сократить расход. , водяного пара и использовать менее эффективные, а следовательно, более дешевые ректификационные колонны, по скольку в способе разделены зоны вво да исходного (холодного) раствора и вывода выделенных газов. Формула изобретения Способ выделения газов из растворов отпарной десорбцией в ректификационной колонне, состоящей из испари тельной и укрепляющей секции с продувкой индифферентным газом, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью предотвращения загрязнения атмосферы, Парогазовую смесь, отбираемую из укрепляющей секции ректификационной колонны, подают в испарительную секцию колонны, а целевой продукт отбирают со средних тарелок укрепляющей секции в виде концентрированного раствора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коуль А.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа, Недра, М., 1968, с. 77. 2.Патент США № 3826815, кл. 423-356, 1973.

flptmgop

7777777777

Гвз - Hoci/fnejr