Способ регенерации органических абсорбентов

 

(6 )) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено160677 (21) 2498172/23-26 (51)М, КЛ.2 с присоединением заявки 82—

В 01 D 13/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

ОпубликОвано 050180.Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 08,01.80 (5З) УДК 621.359. .3 (088.8) Н.П. Гнусин, В.И-. Заболоцкий, В.Ф. Письменский и А.С. Ковалев (71) ЗаяайтаЛЬ Кубанский государственный университет (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ABCOPBEHTOB

Изобретение относится к технике очистки воздуха и газовых смесей от углекислого газа с последующим его вццелением в концентрированном виде, конкретно, к технологии регенерации органических жидких сорбентов углекислого газа на основе алкиноламинов и может быть использова но при очистке азотоводородной смеси в производстве аммиака, природных и конверторных газов, газов коксохимического производства и нефтеперерабатывающей промышленности, для поддержания жизнеобеспечения в замкнутых системах.

Известны способы термической pere- 5 нерации растворов алкиноламинов, основанные на их способности высвобождать поглощенный в процессе сорбционного цикла углекислый газ при нагревании.

К ним относится способ термической регенерации растворов щелочных аминов при повышенных температурах

Повышение температуры десорбции до

115-120 С достигается за счет умень- . шения содержания воды в растворе путем добавления гликолей fl).

Однако, проведение регенерации при повышенных температурах и с до,бавлением в поглотитель гликолей при-ЗО водит к увеличению потерь амина и создает трудностй при очистке загрязненных растворов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической регенерации 15-ЗОВ растворов щелочных аминов нагреванием при 100ОC при этом углекислый газ выделяется в концентрированном виде (2) .

Необходимость проведения регенерационного процесса при температуре

100оC осложняется деструкцией неводного растворителя. Моно- и диэтанола.мины, насыщенные углекислым газом, в этих условиях необратимо реагируют. с углекислым газом с образованием сложных органических соединений, таких как оксазолидон-2, 1- (2-оксяэтил)-имида з олидон, N- (2-ох с из тил) -э тилендиамин. В присутствии кислорода воздуха этаноламины подвержены ок ислительному дезаминированию, прив одящему . к об ра з ов а нию мурав ьин ой к ис лоты, аммиака, эамещенных аминов и высокомолекулярных полимеров. Накапливаясь в ходе регенерационного цикла, продукты деструкции снижают эффективность абсорбции, приводят к потерям абсорбента. Существенные потери абсор-!

707590

3 .:бента имеют место также за счет испарения растворителя при температуре регенерации. Пбследнее обстоятельство является особенно нежелательным, так как приводит к загрязнению очищаемого от углекислого газа воздуха парами органических веществ. Высокая температура регенерации в одно- э таколаминных поглотителей сопровождается з начи тель ной к орроз ией аппаратуры, которая особенно усиливается в присутствии продуктов деструкции.

Целью изобретения является снижение потерь поглотителя вследствие испарения, предотвращение термической деструкции и уменьшение коррозии айпаратуры, что позволяет повысить стабильность сорбентов на основе алкиноламйнов и увеличить срок их службы.

Поставленная цель достигается описываемьм способом электродиализа с 20. ионоофменными мембранами при плотности тока 0,4-1,3 A/äì

Отличитель ными приз наками с пос об а является использование для регенерации органических абсорбентов углекис- д лых газа на основе алкиноламинов электродиализа с ионообменными мембранами при плотности тока 0,4

1, 3 A/äì .

Технология способа состоит в следующем .

Прошедший сорбционный цикл раст.вор щелочного амина, насыщенный углекислым газом, подают в рабочие камеры электродиализатора, где происходит его регенерация. При этом карбо. натные и бикарбонатные ионы, а также сольватированные ионы водорода, образующиеся при диссоциации угольной кислоты, мигрируют под действием градпента электрического потенциала в камеры концентрирования, в которых устанавливается динамическое равновесие

+ « Н О

QH +НСО е- — В+И СО 45

2 э, Х приводящее к выделению углекислого

"газа при и;.-.ресыцении раСтвора утольной кислотой. При прохождении абсор6ента через камеры обессоливания растворенные ионные примеси, в том числе и анионы угольной кислоты, из влекаются из раствора, после чего регенерированный раствор вновь возвращаю в сорбционный цикл. Б

Пример 1. Электродиализной .регенерации подвергают 15% водный раствор диэтаноламина и 25Ъ водный раствор. триэтаноламина, насыщенные углекислым газсм.

Абсорбент подают в камеры деминералиэации десятикамерного электродиалия тора собранного на отечественных ионообменных мембранах типа NA-40 и МК-40, Рабочая площадь каждой из мембран составляла 1 дм, расстояние между мембранами — около 0,5 мм. Гидравлические камеры были соединены параллельно, а электрические — последовательно. Интервал изменения усредненной скорости раствора в камерах димине рали зации составлял 1, 3

12 см/мин; а плотности электрического тока 0,4-0,3 A/äì . Режим в камерах деминерали зации — цирк уляционный

Камеры концентрирования — непроточные. Перед началом работы камеры концентрирования заполняют тем же раствором абсорбента, что и камеры деминерализации, Выделяющийся в камерах концентрирования углекислый гаэ, вместе с перенесенным растворителем, свободно поступал в выходной штуцер камер концентрирования.

Объемы выделившегося углекислого газа и перенесенногo в камеры концентрирсвания растворителя определяют количественнО. Режим в электродных камерах циркуляционный, электролитом является 1Ъ раствор гицрата окиси натрия, скорость протока через электродные камеры — около 1 см/сек, материалом электродов служит сталь

Х18Н10Т. Температура раствора не оказывает существенного влияния на процесс электродиализной регенерации абсорбентов, но должна быть выше температуры замерзания раствора и ниже температуры деструк ции ионообменных мембран (40-50 С) . В процессе регенерации абсорбента способом электродиализа определяют общий выход по току, выход по току в расчете на выде.лейный углекислый газ и удельные затраты электроэнергии на 1 м выделив—

9. шегося углекислого газа при различных гидродинамических режимах работы аппа. рата.

В таблице 1 представлены результаты лабораторных испытаний по электродиализной регенерации 15% водного раствора диэтаноламина (пункты

1-9) и 25% водного раствора триэтаноламина (пункты 10-18). Растворы теркостатируют при температуре 25 С, Общий выход по току рассчитывают из предположейия об электропереносе через анионообменные мембраны двухзарядных анионов CO . В отдельных случаях он несколько выйе 100%, г.к. одновременно через мембраны мигрируют однозарядные гидрокарбонатные ионы.

707590

Та блиц

Результаты электродиализа 153 раствора диэтаноламина и 25% раствора триэтаноламина на. сыщенных углекислым газом.

20,3 101,3

7,6 108,4

5,9 109,2

1 3 . 1

28,8 25,7

28,4 32,5

21,4 22,3

2 - - 0 6

3 - - 0,4

4 6 13

5 - - 0,8

6 - 0 4

7

1,3

0,8

0,4

6,5 97

18,7 106

10,0

9,8

34

9,5

12,0

11,1

12,6

10,0

116 60

5 0

5,8

16,5

34

11 9 23, 5

99 30

106 37,7

140 20,7

5, 3

1,3 1

Степень регенерации органическихабсорбентов, иллюстрируется данными, приводимыми в табл. 2, в кбторой rioказана зависимость степени регенерации 25% расТвора триэтаноламина, насыщенного углекислым газом (w 1,15 моль/л) от времени электро.диализа в вышеописанном аппарате (для скорости протока 4,7 см/мин, объема раствора абсорбента w 0,5 л плотности тока 0,8 A/äì и температуре раствора 25o C ) . . Зависимость степени регенерации .25% раствора триэтаноламийа",.от вре мени электродиализа (пояснения в тексте) 18

Таблица

Таким образам, на основании проведенных лабораторных испытаний можно заключить, что использование предлагаемого способа регенерации органических абсорбентов дает по сравнению с существующими сйособами следующие ,65 пренмущес тв а г

10 1 3 04

11 - - 0 8

12 .- - 1,3

13 2,4 0,4

14 - - 0,8

15 - " 1 3

16 4 7 04

17 - - 08

29,3 121 6 31,2 25,6

ll 2 115; 0 20,0 32,3

4,9, 109,4 21,0 - 22,8

23,0 115,1 26,0 37,8

12,6 120,5 22,8 20,6

6,2 129,0 21,0 23,2

15 88 27 12 0

32 . 105 34,5 13,7

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

45 исследованных абсорбентов, наилучшие показатели получены при использовании 25% раствора триэтаноламина, что, однако,не исключает возможности использования других абсорбентов. Процесс протекает стабильно, и благодаря использованию электроэнергии, легко поддается автоматизации. Отравления применяемых ионообменных мембран не происходит. Абсорбент после многократной (50 циклон)и длительной (около 200 часов) электродиалиэной регенерации не изменяет своих химических и физико- химических свойств °

707590

Формула изобретения

Составитель Б, Ягуд

Техред Э.Чужик, Корректор М.Вигула

Редак т ор И. Ве ч томов а. Тираж год П одпис нсе

ЦНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8384/3

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

1. Обеспечивает эффективную регенерацию органических абсорбентов от углекислого газа при низкой температуре.

2. Абсорбент после многократной (50 циклов) и длительной (около 200 ча- сов) электродиализной регенерации не изменяет своих химических и физикохимических свойств.

3. Регенерация абсорбента способом электродиализа осуществляется с относительно низкими энергозатратами.

Способ регенерации органических абсорбентов углекислого газа на ос- д но ве алкиноламинов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения потерь поглотителя, предотвращения термической деструкции н уменьшения коррозии аппаратуры, регенерацию органических абсорбентов осуществляют путем электродиализа с ионообменными мембранами при плотности тока 0,41,3 A/ä .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Chapin W.F. Petrol, Pefiner

1947, -26, 109-112.

2. Авторское свидетельство

Р 108568, кл. С 10 К.l/.02.