Способ концентрирования диоксида углерода из газов
Изобретение относится к технологии концентрирования CO<SB POS="POST">2</SB> из газов, применяемой в производстве соды аммиачным методом и позволяющей снизить энергозатраты. CO<SB POS="POST">2</SB> - содержащий газ подают в абсорбер и обрабатывают его раствором углеаммонийных солей с молярным отношением CO<SB POS="POST">2</SB> /NH<SB POS="POST">3</SB> = 0,4 - 0,5. Начальную концентрацию NH<SB POS="POST">3</SB> в абсорбенте поддерживают равной 15,5 - 20 мас.%. Абсорбент со стадии абсорбции выводят в виде суспензии кристаллов NH<SB POS="POST">4</SB>HCO<SB POS="POST">3</SB> в воде, отстаивают ее, сгущенную часть подают на регенерацию нагреванием. Осветленную часть суспензии рециркулируют на стадию абсорбции. Суммарные энергозатраты на циркуляцию абсорбента и подогрев суспензии до температуры десорбции CO<SB POS="POST">2</SB> составляют 15,9 - 26,6 кг условного топлива на 1 т 100%-ного CO<SB POS="POST">2</SB>. Снижение энергозатрат составляет 1,9 - 12,6 кг условного топлива на 1 т CO<SB POS="POST">2</SB>. 1 ил., 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 В 01 D 53/14, С 01 В 31/2 ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCNOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ отработанного абсорбента, холодильник 5 для охлаждения регенерированного аммиачного раствора, промыватель
6 газов после абсорбера 1 и промыватель 7 диоксида углерода после регенератора 4
Пример 1. В абсорбер 1 подают
1000 нм газа известковых печей (печей обжига известняка) с объемной концентрацией, X СО 20; Oz 2; Nz
77; примеси 1, и 44 кг газообразного аммиака для компенсации потерь. СΠ— содержащий газ контактирует в противотоке с 5301 кг жидкости, содержащей
16 мас.X NH > и степенью карбонизации (мольным отношением СО /NH ) 0,43.
Контакт осуществляют при температуре
30 С. В процессе абсорбции из газа поглощается 356 кг COz и образуется
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4297307/23-26 (22) 12.08.87 (46) 30.05.90. Бюл. ¹ 20 (72) М.А.Цейтлин, В.П.Кичанов, В.Ф.Моисеев, И.А.Иестеркин и И.В.Болотная (53) 66.074.332(088.8) (56) Патент Великобритании
¹ 1069083, кл. С 01 В 31/20, 1967. (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВА!ПИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к технологии концентрирования СО из газов, применяемой н производстве соды аммиачным методом и позволяющей снизить энергоэатраты. СО -содержащий газ подают в абсорбер и обрабатывают его
Изобретение относится к способам повышения концентрации диоксида углерода в газе и может найти применение в химической промышленности, в частности при производстве соды аммиачным методом, Цель изобретения — снижение энергозатрат.
На чертеже представлена схема технологической установки для реализации предлагаемого способа.
Установка содержит абсорбер 1 для поглощения аммиачным аб дербентом диоксида углерода из СО - одержащего газа, сгуститель 2 для сгущения и разделения суспензии отработанного абсорбента, рекуператор теплоты 3, регенератор 4 для извлечения диоксида углерода из сгущенной суспензии
2 раствором углеаммонийных солей с молярным отношением COz/NH = ),4-0,5.
Начальную концентрацию NH 9 в абсорбенте поддерживают равной 15,520 мас.X. Абсорбент со стадии абсорбции выводят в виде суспензии кристаллов NH НСО в воде, отстаивают ее, сгущенную часть подают на регенерацию нагреванием. Осветленную часгь суспенэии рециркулируют на стадию абсорбции. Суммарные энергозатраты на циркуляцию абсорбента и подогрев суспензии до температуры десорбции
СО составляют 15,9-26,6 кг условного топлива на 1 т 100Х-ного СО . Снижение энергозатрат составляет 1 912,6 кг условного топлива на 1 т СО . ил., 2 табл.
1567251
1237 кг кристаллов NH4HCO> и 4409 кг маточного раствора с концентрацией
NH 13X и степенью карбонизации 0,41.
Суспензию сгущают в сгустителе 2 до
Т:Ж 1:1 и сгущенную часть сначала направляют в рекуператор теплоты 3, где о суспензия подогревается до 50 С, после чего ее подают в регенератор 4.
В регенераторе 4 при нагревании 1ð до температуры 75 С суспензия NH4HCO> плавится и из нее выделяется 370 кг диоксида углерода, который увлекает с собой 37 кг аммиака. При этом затрачивается 0,24 Гкал теплоты или 1,29 т 15 пара/т 1007-ного C0 . Осветленный маточный раствор после сгустителя 2 делят на две примерно равные части.
Одну часть направляют в промыватель 6 на промывку газов после абсорбера 1, 2р а вторую используют для промывки диоксида углерода после регенератора 4 в промывателе 7. При промывке в аппарате 7 промывной жидкостью улавливается
2S кг NH> и 14 кг СО, а при промывке 25 газов в аппарате 6 промывной жидкостью улавливается 18 кг аммиака.
Жидкость из промывателей 6 и 7 об*единяют с охлажденным в рекуператоре теплоты 3 и холодильнике 5 до 30
30 С регенерированным абсорбентом и направляют в абсорбер 1.
Промытый в аппарате 7 газ в коли— честве 365 кг, содержащий 6 об.X (2,4 мас. ) NH >, остальное СО<, используют в качестве готового продукта.
Пример 2. В абсорбер 1 подают
1000 нм газа того же состава, что и в примере 1 и 56 кг аммиака для компенсации потерь. Газ контактирует в 40 противотоке с 3048 кг жидкости, содержащей 18 мас.Ж NH> и мольным соотношением СО /NH> (степенью карбонизации) 0,44 при температуре 30ОС. В про— цессе абсорбции из газа поглощается 45
350 кг СО и образуется 1217 кг кристаллов NH
СО, который увлекает с собой 36 кг
NH . Затраты теплоты на регенерацию составили О, 23 Гкал или 1, 38 т пара на 1 т 1007-ного диоксида углерода.
При промывке газа после абсорбера 1 и диоксида углерода после регенератора 4 аналогично примеру 1 улавливается по 20 кг NHp. Кроме того из газа регенератора улавливается 14 кг СО .
Жидкость иэ промывателей 6 и 7 и после регенератора 4 используют как в примере 1. 366 кг промытого в аппарате 7 газа, содержащего 4,4 мас.7 (10 об.7) NH, а остальное СО используют в качестве готового продукта.
Пример 3. В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа того же состава, что и в примере 1, и 105 кг аммиака для восполнения потерь. Гаэ контактирует в противотоке с 1504 кг жидкости, содержащей 20 мас.7. МНз и степенью карбонизации 0,42 при температуре
30 С. Карбонизацию ведут до образования суспензии с Т:Ж=1:1. При этом из газа поглощается 340 кг СО и образуется суспензия, в которой 94 1 кг кристаллов NH HCO и столько же маточного раствора, содержащего 14,6 мас.7 NH со степенью карбонизации 0,4. Суспензию из абсорбера 1 через рекуператор теплоты 3 направляют в регенератор 4, где при нагревании до температуры
75 С из нее выделяется 340 кг СО, с которым уносится 39 кг NH>. Жидкость из регенератора 4 последовательно охлаждается в рекуператоре теплоты 3 о и холодильнике 5 и с температурой 30 С подается в абсорбер 1. Расход тепла на регенерацию диоксида углерода составляет 0,22 Гкал или 1,24 т пара/т
100K †íî С0 .379 кг газа после регенератора 4, содержащего 10,3 мас.Х (23 об.7) NH, остальное СО направляют потребителю.
Пример 4. Выход за верхний предел массового содержания NH и соответственно нижний предел СО /NH > в абсорбенте.
В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа того же состава, что и в примере 1 и 214 кг Г19 для компенсации потерь. Газ контактирует в противотоке с 944 кг жидкости, содержащей
21 мас.Ж NH и степенью карбонизации (мольным отношением СО /NHg) 0,37 при о температуре 30 С. Карбонизацию ведут до образования суспензии с Т:Ж=1:1, в которой 674 кг кристаллов NH При этом из нее выделяется 317. кг СО, с которым уносится 92 кг NH Затраты 7?51 35 5 156 тепла составляют 0,23 Гкал или 1,41 т пара/т 1007 СО . Получено 404 кг газа регенерации, содержащего 23 мас.7. (43 об.Е) NH > остальное COz. Пример 5. В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа состава, указанного в примере 1, и 65 кг аммиака для компенсации потерь. Газ контактирует в противотоке с 4568 кг жидкости, содержащей 16 мас .7. ЯП и степенью карбониэации 0,4. Контакт осуществляют в условиях примера 1, при этом абсорбентом поглощается 356 кг СОz и образуется 1037 кг кристаллов %1 НСО и 3884 кг маточника того же состава, что и в примере 1. Образовавшуюся суспензию перерабатывают аналогично примеру 1, при этом выделяется 393 кг СО и 83 кг ИН, на что затрачивается 0,28 Гкал теплоты или 1,51 т пара/т 1007-ного СО . При промывке этого газа аналогично примеру 1 улавливается 68 кг NH> и 37 кг СО, à промытый газ в количестве 371 кг, содержащий 4 мас.7. ИНэ (10 об.7) и диоксид углерода остальное, направляется в содовое производство. В процессе промывки газа, покидающего абсорбер 1, удаляется 18 кг NH g. Пример 6. В абсорбере 1 1000 нм газа, состав которого приведен в примере 1, и 39 кг NH, вводимого для компенсации потерь, обрабатывают в противотоке 7 83 кг раствора, содержащего 16 мас.7. NH и имеющего мольное отношение COz!NH (степень карбониэации) 0,5. При этом в условиях примера 1 поглощается 352 кг СО и образуется 1940 кг кристаллов NHHCO 9 и 5686 кг маточного раствора того же состава, что в примере 1. Суспензию перерабатывают аналогично примеру 1. При этом выделяется 365 кг СО и 29 кг аммиака, на что затрачивается 0,27 Гкал теплоты (1,47 т пара/т 1007.-ного СО ). Образовавшийся газ промывают в аппарате 7 аналогично примеру 1 и улавливают ?О кг NH > и 13 кг COz. Получают 361 кг газа, содержащего 2,5 мас.7 (6,1 об.7) NH, остальное COZ. При промывке газа, покидающего абсорбер 1, у:.авливают 18 кг 11П 3 Для приведения предлагаемого способа к сопоставимым с прототипом условиям предварительно промь.гые газы после регенератора 4 (диоксид угл;рода) H абсорбера 1, получе H!í!е по описанным примерам 1-8, были подвергнуты окончательной водной промывке от аммиака в отдельных, ппаратах (на схеме не показаны), с последующей его регенерацией. Сопоставление расходов пара н тоннах на 1 т 1007.-ro COz приведено в табл. 1. При обработке СО -содержащего газа аммиачным абсорбентом с массовым содержанием NH выше верхнего предела 207. произойдет значительное увеличение количества аммиака в газах, образующихся в результате регенерации. Соответственно возрастут затраты энергии на отмывку этих газов от аммиака и его возврат в цикл, они составят 57,8 кг условного топлива на 1 т 1007.-ного COz (кг у.т./т.COz) . В табл. 2 приведены результаты по затратам энергии на циркуляцию абсорбента и подогрев водного раствора (прототип) и суспензии (предлагаемый способ) до температуры десорбции СО выраженные в кг условного топлива на 1 т СО . Как следует из таблицы заявленный способ по сравнению с известным обеспечивает снижение энергозатрат на 1,9-12,6 кг условного топлива на 1 т продукционного СО . Формула и з о бр е т е ни я Способ концентрирования диоксида углерода из газов, включающий абсорбцию его раствором углеаммонийных солей с молярным отношением в пересчете на диоксид углерода и аммиак, равным 0,4-0,5, последующую регенерацию абсорбента нагреванием и рециркуляцию на стадию абсорбции, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, начальную концентрацию ионов аммония в пересчете на аммиак в абсорбенте поддерживают равной 15,5-20 мас.7., абсорбент со стадии абсорбции выводят в виде суспензии, отстаивают ее, сгущенную часть подают на регенерацию, а осветленную часть рециркулируют на стадию абсорбции. 1567251 Та блица 1 Пример 2 ) 3 Расход пара, т пара на 1 т СО 1 4 Концентрация NH > в абсорбенте, мас.% 16 20 21 16 16 На регенерацию абсорбента (выделение СО ) 1,29 На регенерацию NH> 0,42 1,28 0,41 1, 4 f,05 1,41 2,33 1,51 0,50 1,47 0,38 Таблица 2 Концентрация NH в абсорбенте, мас.7, Энергозатраты на циркуляцию абсорбента, кг у.т./т CO Суммарные энергозатраты, кг у.т./СО 14,0 593 3,3 12,6 1?,6 12,6 26,6 17,9 15,9 5,3, 3 ? 28,5 C0zdm» Составитель Г.Винокурова Техред Л.Сердюкова Корректор A.Обру 4ар Редактор В.Ковтун Подписное Тираж 574 Заказ 1284 ВН ПП1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при KHT СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г..жгород, у:r. Гагарина, 101 15,5 ! 8,0 20,0 13, 0-1 4, 0 (прототип) Энергозатраты на подогрев до температуры десорбции СО, кг у.т./ /т СО
