Способ регенерации органических абсорбентов Советский патент 1980 года по МПК B01D13/02 

(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ АБСОРБЕНТОВ

Изобретение относится к технике очистки воздуха и газовых смесей от углекислого газа с последующим его вьделением в концентрированном.виде, конкретно, к технологии регенерации органических жидких сорбентов углекислого газа на основе алкиноламинов и может быть использовано при очистке азЬтоводородной смеси в производстве аммиака, природных и конверторных газов, газов коксохимического производства и нефтеперерабатьшающей промышленности, для поддержания жизнеобеспечения в замкнутых системах. Известны способы термической pereнерации растворов алкиноламинов, основанные на их способности высвобождать поглощ. в процессе сорбдион ного цикла углекислый газ при нагревании. К ним относится способ терлической регенерации piacTBopoB щелочных аминов при повьйиенных температурах Повышение температуры десорбции до 115-120С достигается за счет уменьшения содержания воды в растворе путем добавления гликолей 1. Однако, проведе«ие регенера дии при повышенных температурах и с до;бавлением в поглотитель гликолей при водит к увеличению потерь амина и. создает трудности при очистке загрязненных растворов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической регенерации 15-30% растворов щелочных аминов нагреванием при 100,°С, при этом углекислый газ выделяется в концентрированном виде 2. Необходимость проведения регенерационног о процесса при температуре осложняется деструкцией неводного растворителя, Моно- и диэтаноламины, насыщенные углекислым газом, в этих условиях необратимо реагируютс углекислым газом с образованием сложных органических соединений, таких как оксазолидон-2, 1-(2-oкcйэтил)-имидaзoлидoн,N- (2-оксиэтил)-этилендиамин. В присутствии кислорода воздуха этаноламины подвержены окислительному дезаминированию приводящему -к образованию муравьиной кислоты, аммиака, замещенных аминов и высоко(лолекулярных полимеров. Накапливаясь в ходе регенерационного цикла, продукты деструкции снижают эффективность абсорбции, приводят к потерям абсорбента. Существенные потери абсорбента имеют место также за счет испа рения растворителя при температуре регенерации. Пбследнёе обстоятельство является особенно нежелательным, так приводит к загрязнению очищаемого от углекислого газа воздуха парами органических веществ. Высокая температура регенерации водно-этаноламинн.ых поглотителей сопровождается значительной коррозией аппаратуры, которая особенно усиливается в. при сутствии продуктов деструкции. . Целью изобретения является снижение потерь поглотителя вследствие испарения, предотвращение теЕЯИИческойДеструкции и уменьшение к.оррозии аппаратуры,, что позволяет повысить стабильность сорбентов на основе алкиноЯамйнов и увеличить срок их служ бы,- Поставленная цель достигается опи сываемым способом электродиализа с ионообменными мембранами при плотнос ти тока 0,4-1,3 А/дм, . . - , .. Отличительными признаками способа яйляется использование для регенерадии органических абсорбентов углекис лых газа на основе алкиноламинов электродиализа с ионообменными мембранами при плотности тока 0,4 - 1,3 AMvi2. . , . Технология способа состоит в сле дующем..- . . ,, Прошедший сорбционный цикл раствор щелочного амина, насыщенный угл кислым газсм, подают в рабочие каме ры электродиализатора, где происходит его регенерация. При этсм карбо . натныё и бикарбонатные ионы, а такж СОЛЬватированные ионы водорода, образующйеся при диссоциации угольной кислоты, мигрируют под действием гр дпента электрического потенциала в кам,еры концентрирования, в которых Устанавливается динамическое равнов сие. . :..„„, , ,.. RH :НСО, приводящее к выделению углекислого пйресьвдении раствора уголь ной кислотой. При прохождении аВсор fieina через камеры- об--ессоливания растзох енные конные примеси, в тем числе и анионы угольной кислоты, из ялейаются из раствора, после чего р генерированный раствор вновь возвра щают в сорбционный цикл. и р и м е р 1. Электродиализной регенерации подвергают 15% водный .раствор д из та иолам и на и 25% водный раствор: риэтаноламина, насьпцённые углекислым газог. Абсорбент подают в камеры деминеализации десятикамерного электроиалияятора собранного н.а отечественых ионообменных мембранах типа МА-40 МК-40. Рабочая-площадь каждой из ембран составляла 1 дм , расстояние ежду мембранами -около 0,5 мм. Гидавлические камеры были соединены араллельно, а- электрические - послеовательно. Интервал изменения усреденной скорости раствора в камерах иминерализации составлял 1,3 2 СМ/МИН; а плотности электрического ,4-0,3 А/дм. Режим в камерах деминерализации - циркуляционный. Камеры концентрирования - непроточные. Перед -началсм работы камеры концентрирования заполняют тем же раствором абсорбента, что и камеры Деминерализации. Выделяющийся в камерах концентрирования углекислый Газ, вместе с перенесенным растворителем, свободно, поступал в выходной штуцер камер концентрирования. Объемы выделившегося углекислого газа ,й перенесенного в камеры концентрироваш-тя растворителя определяют количественно. Режим в электродных камерах циркуляционный, электролитом является 1% раствор гидрата окиси натрия, скорость протока через электродные камеры - около 1 см/сй, материалом электродов служит сталь Х18Н10Т. Температура раствора не оказывает существенного влияния на процесс электродиалиэной регенерации абсорбентов, но должна быть выше температуры за:мерзания раствора и ниже температуры деструкции ионообменных мембран (40-50°С). В процессе регенерации абсорбента способом электродиализа определяют общий выход по току, выход по току в расчете на выделенный углекислый газ и удельные затраты электроэнергии на 1 м выделившёгося углекислого газа при различ- . ньк гидродйнймических режимах работы аппарата. В таблице 1 представлены результаты лабораторных испытаний по электродиализной регенерации 15% водного раствора диэтаноламина (пункты 1-9) и 25% водного раствора триэтаноламина (пу.нкты 10-18). Растворы термостатйруют при температуре 25°С. Общий выход по току, рассчитывают, из предположения об электропереносе через анионбобменные мембрада двухзарядных анионов CQ, В отдельных случаях он несколько вьш1е 100%, Y.K. одновременно через мембраны мигрируют однозарядные гидрокарбонатные ионы.

Результаты электродиалиэа 15% раствора диэтаноламина и 25% раствора триэтаноламина на/ сыщённых углекислым газом.

Степень регенерации органических абсорбентов, иллюстрируется данными, приводимБми в табл. 2, в которой показана зависимость степени регенерации 25% раствора триэтаноламина, насыщенного углекислым газом (л/1,15 моль/л) от времени злёктро.диализа в вышеописанном аппарате (для скорости 4,7 см/мин, объема раствора абсорбента f 0,5 л плотности тока 0,8 А/дм- и TOvinepaтуре раствора 25°С) . , Зависимости степени регенерации i25i раствора триэтаноламийа от времени электродиализа (пояснения в тексте).Т а б л и ц а 2

Т a б л

и ц

f

Как видно из табл. 1 и 2 регенерация абсорбента способом электродиализа осуществляется эффективно, с относительно низкими энергозатратами. Из

5 исследованных абсорбентов, наилучшие показатели получены при использовании 25% раствора триэтаноламина, что, однако,не исключает возможности использования других абсорбентов. Процесс протекает стабильно, и благода0ря использованию 31лектроэнергии, легко поддается автоматизации. Отравления применяемых ионос5бменных мембран не происходит. Абсорбент после многократной (50 циклов)и длительной (око5ло 200 часов) электродиализной регенерации не изменяет своих химических и физико--химических свойств.

Таким образсм, на основании проведенных лабораторных испытаний можно заключить, что использование предлагаемого спсэсоба регенерации органических абсор бентов дает по сравнению с сущее ТВ укяцими способами следующие преимущества: 7,70 1.Обеспечивает эффективную регейерацик органических абсорбентов от углекислого газа при низкой температуре. .. 2.Абсорбент после многократной (50 циклов) и длительной (около 200 часов) электродиализной регенерации не изменяет своих химических и физикохимических свойств. 3.Регенерация абсорбента способом электродиадиза; осу1дествляется с относ1Лельно низкими энергозатратами, ФО1мула изобретения Способ регенерации органических абсорбентов углекислого газа на ос75908нове алкиноламинов, отличающ и и с я , что, с це;1ью снижения потерь поглотителя, предотвращения термической деструк.ции и уменьшения коррозии аппаратуры, регенерацию jррганических. абсорбентов осуществляют дутем электродиализа с ионообменными мембранами при плотности тока О 41,3 А/дм2. .. , . f Источники информации, .принятые во Внимание при экспертизе 1..Chapin W.P. Petrol, Pefiner 1947, -26, 109-112. 2. Авторское свидетельство (5№10.8568, кл. С 10 К 1/.02.