Физико-химични бази газ пречистване МЕА co2
ФИЗИЧНИ - Химическите основи МАЕ пречистване на газ от СО2.
Пречистването на газа от моноетаноламин въглероден диоксид разтвор се основава на следните уравнения: в първия етап с 0.5 мола CO2 / мол МЕА формира основно карбамат моноетанол:
Карбаматът се хидролизира при относително бавна реакция, при което се образува бикарбонат и свободната молекула моноетаноламин, отново реагира:
В резултат на това общата реакция, когато достигне 0,5 мола CO2 / мол МЕА има формата:
Тези реакции са обратими комплекс екзотермична и се проведе в течна фаза. При ниски и умерени температури и повишено парциално налягане на СО 2 в абсорбиращата реакцията отива от ляво на дясно, т.е. с абсорбция на СО2. Чрез намаляване на налягането и повишаване на температурата в регенераторите - рекуператори реакции протичат в обратна посока за освобождаване на СО2 и освобождаване на свободната моноетаноламин за абсорбция.
Чрез увеличаване на равновесие налягането на разтворимост СО2 във воден разтвор на МЕА също се увеличава с увеличаване на разтворимостта във вода и при което равновесие се измества в посока на намаляване на обема (вдясно). Въпреки разтворимост CO2 с увеличаване на налягането се повиши леко поради скорост на намаляване на химични реакции.
Разтворимост на СО2 във водни разтвори на МЕА за натиск 2,92 10 май -39,2 10 5 Ра може да се определи като се използва формулата:
където (СО2) - броя молове на СО2. разтваряне на 1 кг на разтворителя;
А и В - коефициенти, които отчитат влиянието на налягането на СО2 и концентрацията;
т - температура, С
Увеличаването на разтворимост CO2 с увеличаване на абсорбцията налягане процес в сравнение със стехиометрично съотношение, което се дължи на увеличаване на физическата разтворимост в разтворител.
Абсорбция на МЕА CO2 разтвор се усложнява от химическа реакция в течна фаза, която се ускорява усвояването на СО2. Тя засяга коефициента на масопредаване и движещата сила за процеса.
МАШИНИ МАЕ пречистване на газ от СО2.
DПод налягане пречистване на газове, изчислена от въглероден диоксид се използва схематична диаграма Нера отделни потоци моноетаноламин разтвор.
Реализирано газ под налягане от най-малко 2,8 МРа и температура не повече от 50 С се подава в абсорбера, напояват с разтвор на моноетаноламин с температура 35-42 ° С абсорбция на въглеродния двуокис се извършва в опаковани абсорбер с пръстени "Intaloks". В съответствие със схемата за два потока абсорбера е разделен на две части: горен и долен.
Преобразуваната газ преминава първата долна част на абсорбера, където груби газ почистване от 18 до 1,7% СО2 (степента на пречистване от 67 - 76%) 20% - физиологичен разтвор на моноетаноламин. Газът след това преминава през горната част на абсорбера където пречиства до остатъчен обем фракция на СО2 от не повече от 0.03%. В горната част на абсорбера СО2 пречиства преобразуваната газ преминава опаковки напоява с обратен хладник, устройство разделяне и външен сепаратор за намаляване на увличане на моноетаноламин с газ. Пречистеният СО2 от преобразуваната газ се изпраща метанизиране.
Горната част на абсорбера е предназначена за фино очистване на газ, напоени дълбоко регенерира МЕА разтвор на втория поток. От горната част на абсорбера решение влиза в долната част, предназначена за пречистване груби газ, където се смесва с груб регенерира решение MEA, идващи от регенератора първия поток. Наситен разтвор на МЕА излиза от долната част на абсорбера при температура от 57 - 65 ° С и навлиза в регенератора за регенерация - рекуператор. Regenerator - рекуператор като абсорбатор е разделен на две секции. Наситен разтвор на изхода е разделена на три потоци. Около 10% от разтвора се изпраща директно на горната плоча на регенератора. Приблизително 45% от общия разтвор се подава към регенератора чрез топлообменник, където се нагрява поради загрява приблизително регенерирана разтвор, доставен от горната част на регенератора. Този поток е предварително загрят разтвор се подава в началото на тавата на горната част, но по-ниска вход ненагрят разтвор.
Останалите 45% от разтвор подава в друг топлообменник. където се нагрява до висока температура поради топлина дълбоко регенерираната разтвор напуска долната част на секцията регенератор - на рекуператора. Този горещ разтвор се подава в центъра на горната част. Десорбция на СО2 от разтвора се извършва поради загрява сместа газ-пара идва от долната част на регенератора. На изхода от горната част на регенерираната поток разтвор грубо разделени в две приблизително равни части: половината преминава топлообменник, където топлината дава наситен разтвор, и след това се изпомпва чрез въздушно охлаждане устройство се подава в долната част на кипене абсорбиращата; вторият поток в регенератора се излива в долната секция, където се извършва дълбоко регенерация.
Окончателно отстраняване на СО2 от разтвора се получава чрез кипене в отдалечен котел. От раздела регенератор дъното дълбоко регенерира разтвор преминава през топлообменника. след помпи подава през въздушен охладител на напояване горна част на абсорбера. Топлината, необходима за регенериране, съгласно разтвора в гореща превръща смес газов котел-пара след преобразуването на въглеродния монооксид. Когато това се превръща смес газ-пара се охлажда 176-137 С липсва количество топлина (около 30%) се прехвърля към разтвора в котел отопление пара под налягане. Преобразуваната газ от котела се доставя по-нататъшното използване на топлина и охлаждане до пречистването на МЕА.
Оставянето на горната част на регенератор смес от въглероден диоксид и водна пара, при абсолютно налягане от 0,17 МРа и при 75 - 85 ° С влиза хладник на - въздушен охладител, където температурата на сместа се намалява до 40 С. След охлаждане кондензира водната пара.
газ кондензат се влива в рефлукс за събиране, CO2 се отстранява от атмосферата, и кондензатът - рефлукс - връща помпи в разтвор цикъл за поддържане на водния баланс в системата. Част от кипенето се подава към хранителни тави в горната част на абсорбера за измиване превръща газ от моноетаноламин пара. Пречистеният газ излиза от горната част на секцията абсорбер съдържа 0,01 - 0,03% от обема на СО2.
Абсорбция на СО2 превръща разтвор газ СМЕ при ниско налягане се извършва в апарата с пръстеновидна дюза без да се създава голям хидравлично съпротивление. С увеличаването на производителността на абсорбатор увеличи своя размер. Трябва да се отбележи, че ефективността на опаковани абсорбера с увеличение на диаметъра им намалява. Това се дължи на трудностите при постигане на равномерно разпределение на течност и газ поток през устройството за напречно сечение.
Bubble абсорбери имат по-висока устойчивост на потока на газовия поток от пакетирани, но го прави по-лесно да се постигне равномерно разпределение на течност през напречното сечение на устройства за абсорбатор с големи диаметри.
Предвид ефективност пространство mezhtarelchatogo и работния обем на опаковани Belleville абсорбери приблизително еднакви. Оптималното машина е опакован абсорбер, действащ в режим частично дюза наводнения. В долната част на абсорбера работи в бълбукаща режим, времето за контакт между газа и разтворът се увеличава и висока степен на овъгляване. Горната част на абсорбера работи в режим на филм, т.е. течността се разпределя върху повърхността на дюзата под формата на филм. Математически модел - каскадата на фиг.
Kinetic изчисление опаковани моноетаноламин абсорбери може да бъде постигнато по два начина. Първият от тях включва използването на емпирични коефициенти обемни трансфер на маса. Този метод е много проста, но точността е ниска, особено при екстраполацията на експерименталните данни към други стойности на а.
Вторият метод за изчисление се основава на абсорбера коефициентите на пренос на маса и реалната движеща сила. Този метод е по-сложна, но по-точно отразява влиянието на различни параметри на равнището на усвояване.
Изчисляване на моноетаноламин плоча абсорбер е хидравлично изчисление на плаки и кинетичната единица изчисление. Метод за изчисляване на хидравличен тип катастрофални плаки и перфорирани плочи, описани в хартията. Кинетичната изчисляване на абсорбера тарелков може да се извърши въз основа на експериментални данни за коефициенти и коефициентите на екстракция масопренасяне, особено ако условията на работа на устройството са близо до предназначени работни условия изследвано абсорбери. Ако течността върху плаката се смесва почти напълно, съотношението на възстановяване () е
където - коефициент на масов трансфер; и - специфична повърхност на контакт на фазите т2 / м 3; HN - височината на газ с кипящ слой, m; Wg - повърхностна скорост на газа при експлоатационни условия м / сек.
Предвид фактори В МАЕ пречистване на газ от СО2.
В схеми газ пречистване при абсорбция на СО2 се провежда при атмосферно налягане ( = 0,4 мол / мол) разход на топлина варира от 11.74 до 13.40 кДж / m 3 CO 2 (ако п. Y.). При използване на вериги с потоци се разделят по време на разтвор дестилация МЕА (20%) загуба на налягане на топлина може да 7,95-8,38 кДж / m 3 (STP).
При поглъщане под налягане (= 0,6-0,67 мол / мол)= 12-13 ° С консумация на топлина в многонишкова вериги е 5,2-5.4 MJ / m 3 (при п. Y.).
Консумацията на електричество в пречистването на СМЕ е 72-108 MJ / тон NH3 (20-30 кВтч / т NH,), или 18-28,8 MJ на 1000 м 3 (5-8 киловатчаса на 1000 м 3 очистват газ).
Потока моноетаноламин съществуващите инсталации МЕА диапазони за пречистване на от 0.4 до 1.0 кг / т NH3. обаче добра работа, стабилна работа на потребление МАЕ за синтез на амоняк може да се намали до 0.3 кг / т NH3. или 0,05 кг на 1000 m 3 газ.