Способ очистки газа от диоксида углерода

 

Изобретение относится к способам очистки газа от кислых компонентов, в частности от диоксида углерода, и может быть использовано в химической промышленности, например в производстве аммиака, метанола и водорода, сырьем для которых являются природный и коксовый газ или уголь, подвергаемый газификации. Изобретение позволяет снизить энергетические и материальные затраты на процесс очистки газа от диоксида углерода и уменьшить скорость структурного разрушения материала аппаратуры. Согласно предлагаемому способу абсорбцию углерода проводят раствором, содержащим алифатический спирт, при температуре 15-40°с, выделенный поток очищенного газа подвергают дополнительной водной отмывке, образующуюся водно-спиртовую смесь направляют на ректификацию в возвратом дистиллята на абсорбцию. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((91 SU (i(i 4 74

eau 4 Р 01 Э 53/02

g„p",щ, Я "-, Т„; -, Е, т - За (((ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ14

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4201166/23-26 (22) 25.02.87 (46) 07,05.89. Бюп. У 17 (72) О.С. Чехов, М.И. Клюшенкова, И.В. Чернущик, Й.Л. Лейтес, р.Г.Карпова, А.M. Соколов, В.М. Берченко, P.В. Харламов и В.Е.Дымов (53) 66.074.3 (088.8) (56) Патент Англии 11 2133309, кл. В 01 D 53/16, 25.07.84. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ДИОКСИДА

УГЛЕРОДА (57) Изобретение относится к способам очистки газа от кислых компонентов, в частности от диоксида углерода, и может быть использовано в химической промышленности, например в производстве аммиака, метанола и

Изобретение относится к способам очистки газа от кислых компонентов, в частности от диоксида углерода, и может быть использовано в химической промьппленности, например, в производстве аммиака, метана и водорода, сырьем для которых являются природный и коксовый газ или уголь, подвергаемый газификации.

Цель изобретения — снижение энергетических и материальных затрат на очистку газа и уменьшение скорости структурного разрушения материала аппаратуры.

Способ осуществляют следующим образом.

Конвертированный гаэ в крупнотоннажном агрегате производства аммиака поступает в отделение очистки от водорода, сырьем для которых являют- . ся природный и коксовый ras или уголь, подвергаемый газификации.

Изобретение позволяет снизить энергетические и материальные затраты на процесс очистки газа от диоксида углерода и уменьшить скорость структурного разрушения материала аппаратуры. Согласно предлагаемому способу абсорбцию диоксида углерода проводят раствором, содержащим алифатический спирт, при температуре 15- .

40 С, выделенный поток очищенного газа подвергают дополнительной водной отмывке, образующуюся водно-спиртовую смесь направляют на ректификацию с возвратом дистиллята на абссрблыю. 2 а.л. Cr ëû, 1 табл. (/) диоксида углерода в количестве

218300 нм /ч под давлением 3,3 ИПа

3 и при 55 С. Начальное содержание диоксида углерода в газе 19,74 об.%.

Газовый поток, пройдя теплообменник, охлаждается до температуры 40 С, о затем газовый поток подают в два параллельно работакщих абсорбера, где осуществляется его очистка от диоксида углерода ОА (органическим абсорбентом), содержащим 95 мас.% органических компонентов и 5 мас.% воды, до остаточного содержания диоксида углерода в rasе 6 o6,%, 0А подают в верхнюю часть абсорберов насосом в количестве

2700 м /ч при 25 С, при этом он проходит массообменные тарелки и насыщается диоксидом углерода до соз

147745 держания 16 нмэ/м, затем при 29 С поступает на турбину. После турбины давление снижается до 0,8 МЛа. Темо пература ОА после десорбера 728,3 С.

3а счет снижения в аппарате давления происходит десорбция водорода, азота и диоксида углерода из ОА. Отходящий газовый поток, содержащий до

29 об.% водорода и 13 об.% азота, с помощью компрессора возвращают в абсорберы, а ОА поступает на турбину, после которой давление снижается до 0,45 MIIa. Темпетарура ОА после десорбера 27,7 С. 15

Далее ОА проходит десорбер. Давление в десорбере поддерживают на уровне 0,3 МПа при температуре

26,5 С. Отходящие из десорберов газы, содержащие до 4 об ° % водорода, 20 диоксида углерода и пары ОА, направляют на сжигание. ОА поступает на последнюю ступень десорбции в аппарат, где поддерживается давление

0,15 МПа и температура 25 С. Отходя- 25 ший из десорбера поток диоксида углерода в количестве 11385 нм /ч проходит промывку водой и подается потребителю в цех производства карбамида.

Очищенный от диоксида углерода

ОА смешивают с потоком, идущим со стадии ректификации. Затем ОА насоо сом при температуре 25 С подают в верхнюю часть параллельно работающих абсорберов очистки.

Очищенный газовый поток из абсорберов поступает в промыватель, где происходит удаление паров ОА.. Затем пройдя теплообменник, газовый поток поступает на хемосорбционную очистку. Б качестве хемсорбента используется 20%-ный водный раствор моноэтаноламина, регенерация которого осуществляется в регенераторе-реку" ператоре, использунщем тепло отходящего из кубовой части регенерированного раствора.Хемосорбционная очистка позволяет очистить газ до содержания диоксида углерода 100 см /м

3/ В

Конвертированный газ поступает на очистку влажным. Основная часть этой влаги поглощается ОА одновременно с очисткой газа от диоксида углерода, при этом концентрация воды в

0А в нижней части абсорбера увеличивается и со временем возрастает. Для вывода воды из системы часть абсор бента (в данном случае 10 м /ч) отводят на ректификацию и затем с концентрацией 98 мас.% органического компонента возвращают в систему. Это позволяет поддерживать концентрацию воды в абсорбенте на уровне 5 мас.%.

На ректификацию направляют также водно-органические потоки из промывателей. Ректификация водно-органических смесей из-за высокого парциального давления органических веществ не требует значительных энергетических затрат. Для снижения затрат тепла на ректификацию целесообразно подавать смеси с большей концентрацией органических компонентов, т.е. с концентрацией воды не более

12 мас,%.

В таблице приведены сравнительные показатели предлагаемого и из-, вестного способов очистки.

Как видно из таблицы, энергетические затраты в процессе очистки газа по предлагаемому способу в ино тервале температур абсорбции 15-40 С (примеры 1-3) значительно вышее, чем по известному способу при температуре 51 С.

Проведение процесса абсорбции при температурах выше 40 С (пример

5) связано со значительным уносом абсорбента потоком очищенного газа и, следовательно, увеличением расхода тепла на ректификацию водноспиртового раствора, увеличением расхода абсорбента и, следовательно, затрат на его перекачивание.

Проведение процесса абсорбции при температурах ниже 15 С приводит к значительному уменьшению движущей силы. процесса в верхней части абсорбера, что приводит к резкому увеличению габаритов аппарата и увеличению капитальных затрат. Проведение процесса при этих температурах потребует дополнительных затрат холода.

Поэтому проведение процесса аб" о сорбции при температурах выше 40 С и ниже 15оС практически нецелесообразно.

Кроме того, при осуществлении предлагаемого способа очистки достигается резкое уменьшение скорости структурного разрушения материала аппаратуры. Аппаратура, применяемая в процессе "Ректизол", изготовлена из легированных сталей. При осуществлении предлагаемого способа используется аппаратура, изготовленная из

Формула изо брет ения

1, Способ очистки газа от диоксида углерода, включающий абсорбцию диоксида углерода водным раствором, содержащим алийатический спирт, регенерацню насыщенного раствора снижением давления, ректификацию части раствора с возвратом дистиллята на абсорбцию, о т л и ч а ю щ н и с я

Способ

Скорость структурного разрушения углеродистой стали, мм/г

Энергетические затраты, ГДж/т Н

Концентрация воды в нас. растворе на регенерацию, мас.Х емпераура аборбции >

OC очистки по примеру

1,839"2,312 1„0

Известный 51

Предлагаемый 1

3

1,250

1,139

1, 340

1,5

1,608

5

12

15

0,1

0,1

0,1

Составитель Е.Корниенко

Редактор Н.Тупица Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 2188/10 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14774 углеродистых сталей, поэтому стоимость массообменного оборудования в данном случае примерно в 3 раза меньше по сравнению с процессом по известному способу.

Иэ таблицы видно, что скорость структурного разрушения материала аппаратуры при использовании предлагаемого способа в 10 раз ниже, 10 чем прн известном. тем, что, с целью снижения энергетических н материальных затрат на очистку газа и уменьшения скорости структурного разрушения материала аппаратуры, абсорбцию проводят при о

15-40 С, а лоток очищенного газа подвергают дополнительной водной отмывке, образующукся водно-спиртовую смесь направляют на стадию рек" тификации с возвратом дистиллята на абсорбцию.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что концентрацию воды в насыпанном растворе, подаваемом на регенерацию, подцержнвают равной

2-12 мас.Х, 3. Способ по nn.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что поток очн" щенного газа после водной отмывки направляют на хемосорбционную очистку водным раствором алканоламинов.