Bazele fizico-chimice de purificare a gazelor MEA co2
FIZIC - BAZE CHIMICE pentru purificarea gazelor IEA de CO2.
Purificarea gazului din soluția de bioxid de carbon monoetanolamina se bazează pe următoarele ecuații: în prima etapă, cu 0,5 mol CO2 / mol MEA format monoetanolamoniu în principal carbamat:
Carbamatul este hidrolizat la reacție relativ lent, formând astfel un bicarbonat și molecula monoetanolamină liber, din nou a reacționat:
Ca rezultat, reacția generală atunci când atinge 0,5 mol CO2 / mol MEA are forma:
Aceste reacții sunt reversibile complexe exoterme și să aibă loc în faza lichidă. La temperaturi joase și moderate și presiunea parțială a CO2 ridicată în reacția absorber merge de la stânga la dreapta, adică cu absorbția de CO2. Prin reducerea presiunii și creșterea temperaturii în regeneratoarele - reacțiile trece în Dispozitive de recuperare direcția inversă pentru a elibera CO2 și eliberarea monoetanolamină liber pentru absorbție.
Prin creșterea presiunii de echilibru a solubilității CO2 într-o soluție apoasă de MEA este de asemenea crescută prin creșterea solubilității în apă și în care echilibrul se schimbă în direcția scăderii volumului (dreapta). Cu toate acestea solubilitate CO2 cu presiune tot mai mare va crește ușor, datorită unei rate de reducere a reacțiilor chimice.
Solubilitatea CO2 în soluții apoase de MEA pentru presiuni 2,92 May 10 -39,2 10 5 Pa poate fi determinată cu ajutorul formulei:
unde (CO2) - numărul de moli de CO2. dizolvarea a 1 kg de solvent;
a și b - coeficienți care iau în considerare influența presiunii CO2 și concentrația acesteia;
t - temperatura, C.
Creșterea solubilității CO2 cu creșterea absorbției presiunii de proces în comparație cu raportul stoichiometric, datorită creșterii solubilității sale fizice într-un solvent.
Absorbția soluției MEA CO2 este complicată prin reacția chimică în fază lichidă, care accelerează absorbția CO2. Aceasta afectează coeficientul de transfer de masă și forța motrice a procesului.
Purificarea gazului MACHINES IEA de CO2.
D
gaz Convertit sub o presiune de cel puțin 2,8 MPa și o temperatură nu mai mare de 50 C este alimentat în coloana de absorbție irigat cu o soluție de monoetanolamină având o temperatură de 35 - 42 ° C absorbția dioxidului de carbon are loc într-un absorbant de ambalat cu inele „Intaloks“. În conformitate cu schema dublu flux absorbantul este împărțit în două secțiuni: superioare și inferioare.
Gazul convertit trece primă secțiune inferioară a absorberului, unde gazul grosier de curățare 18-1.7% CO2 (gradul de purificare 67 - 76%) 20% - o soluție salină de monoetanolamină. Gazul trece apoi secțiunea superioară a absorberului unde este purificat într-o fracțiune de volum rezidual de CO2 de cel mult 0,03%. În partea superioară a absorberului CO2 purificat gazul transformat trece ambalare irigate cu reflux, dispozitiv de separare și separator extern pentru a reduce antrenării de monoetanolamină cu gaz. CO2 purificat din gazul convertit este trimis la metanare.
Partea superioară a absorberului este proiectat pentru curățarea fină a gazului, udată soluție MEA profund regenerat al doilea flux. Din secțiunea superioară a soluției absorber intră în secțiunea inferioară proiectată pentru purificarea gazului grosier, unde este amestecat cu soluție aspră MEA regenerată care vine din regenerator primul flux. O soluție saturată de MEA iese din secțiunea inferioară a absorberului, la o temperatură de 57 - 65 ° C și intră în regenerator pentru regenerare - recuperatorul. Regenerator - Recuperatorul ca absorbant este împărțit în două secțiuni. Soluție saturată la ieșirea este împărțită în trei fluxuri. Aproximativ 10% din soluție este trimis direct la placa superioară a regeneratorului. Aproximativ 45% din soluția totală alimentată în regenerator printr-un schimbător de căldură în cazul în care acesta este încălzit din cauza căldurii soluție aproximativ regenerată alimentat din secțiunea superioară a regeneratorului. Acest flux este soluție preîncălzită alimentată în tava superioară a secțiunii superioare, dar soluția neîncălzită de admisie inferioară.
Restul de 45% din soluția alimentată în celălalt schimbător de căldură. în cazul în care este încălzit la o temperatură ridicată din cauza căldurii profund soluția regenerată lăsând în partea de jos a secțiunii regenerator - a recuperatorului. Această soluție fierbinte este introdusă în mijlocul secțiunii superioare. Desorbția CO2 din soluție are loc din cauza căldurii amestecului gaz vapori provenind din secțiunea inferioară a regeneratorului. La ieșirea din secțiunea superioară a debitului soluție regenerată aproximativ împărțit în două părți aproximativ egale: jumătate trece un schimbător de căldură unde căldura dă o soluție saturată, iar apoi pompa prin răcirea aerului dispozitiv este alimentat în secțiunea inferioară a refluxului de absorbție; al doilea fluxul de gaz în regeneratorul este turnat în secțiunea inferioară, unde se realizează regenerarea profundă.
stripping finală de CO2 din soluție are loc prin fierbere într-un boiler la distanță. Din secțiunea de jos regenerator soluție profund regenerat trece schimbătorul de căldură. Pompele apoi alimentate printr-un răcitor de aer de irigare secțiune superioară a absorberului. Căldura necesară pentru regenerare, conform soluției din amestecul de gaze cu vapori fierbinți transformat cazan după conversia monoxidului de carbon. Atunci când acest amestec gazos convertit la vapori este răcit 176-137 C. cantitate de căldură lipsă (aproximativ 30%) este transferată la soluția din aburul de încălzire cazan sub presiune. Gazul convertit din cazan este furnizată utilizarea ulterioară a căldurii și răcirea la purificarea MEA.
Lăsând la secțiunea superioară a amestecului regenerator de dioxid de carbon și vapori de apă sub presiune absolută de 0,17 MPa și la 75 - 85 la C intră în condensator - răcitorul de aer, unde temperatura amestecului se reduce la 40 C. La răcire se condensează vaporii de apă.
gaz condensat curge în reflux de colectare, CO2 este eliminat din atmosferă, iar condensatul - de reflux - se întoarce pompe în ciclu soluție pentru menținerea echilibrului apei în sistem. O parte a refluxului este furnizat tăvi de alimente, în partea superioară a absorberului pentru spălarea gazului transformat din vapori de monoetanolamină. Gazul purificat iese din partea superioară a secțiunii de absorbție cuprinde 0.01-0.03% în volum CO2.
Absorbția soluției MEA CO2 gazos convertit la o presiune scăzută se efectuează în aparatul cu duza inelară, fără a crea o rezistență hidraulică mare. Odată cu creșterea performanței de absorbție crește dimensiunea sa. Se remarcă faptul că eficiența absorbantului ambalat cu o creștere de diametrul lor scade. Acest lucru se datorează dificultății de a obține o distribuție uniformă a fluxului de lichid și de gaz asupra aparatului de secțiune transversală.
absorbanți cu bule au o rezistență la curgere mai mare a debitului de gaz decât ambalate, dar face mai ușor pentru a obține o distribuție uniformă lichid pe secțiunea transversală a dispozitivelor absorbante cu diametre mari.
Având în vedere mezhtarelchatogo eficiența spațiului și volumul de lucru al absorbanți Belleville ambalate aproximativ identice. O mașină optimă este ambalat absorber care funcționează în modul duză inundare parțială. Partea inferioară a absorberului funcționează în regim de barbotare, timpul de contact între gaz și soluția este crescută și un grad ridicat de carbonizare. Porțiunea superioară a absorberului funcționează în modul de film, adică lichidul este distribuit pe suprafața duzei sub forma unui film. Modelul matematic - cascada din fig.
calcul ambalat Kinetic absorbanți monoetanolamină poate fi realizată în două moduri. Prima dintre acestea implică utilizarea coeficienților de transfer de masă empirice volumetrice. Această metodă este destul de simplă, dar precizia sa este redusă, mai ales în extrapolarea datelor experimentale la alte valori alfa.
A doua metodă de calcul se bazează pe coeficienții de absorbție de transfer de masă și forța motrice reală. Această metodă este mai complexă, dar reflectă mai exact influența diferiților parametri asupra ratei de absorbție.
Calcularea absorber plăcii monoetanolamină este un calcul hidraulic al plăcilor și a unității de calcul cinetică. Metoda de calcul a plăcilor dezastruoase de tip hidraulic și plăci perforate descrise în lucrare. Calculul cinetică a amortizorului de aerisire poate fi efectuată pe baza datelor experimentale privind coeficienții de transfer de masă și coeficienții de extracție, în special în cazul în care condițiile de lucru ale aparatului sunt aproape de condițiile de operare proiectate absorbanți investigate. Dacă lichidul de pe placa este amestecat aproape complet, raportul de recuperare (
unde
FACTORI DE CONT ÎN purificarea gazului de IEA de CO2.
La purificarea gazului scheme când absorbția de CO2 se realizează la presiune atmosferică (
Când absorbția sub presiune (
Consumul de energie electrică în purificarea MEA este 72-108 MJ / t NH3 (20-30 kWh / t NH,), sau 18-28,8 MJ per 1000 m 3 (5-8 kWh per 1000 m 3 curățită gaz).
Curgerea monoetanolamină existente Instalații MEA variază de purificare de la 0,4 până la 1,0 kg / t NH3. totuși o operație bună, funcționarea stabilă a sintezei amoniacului consumul unitate AIE poate fi redus la 0,3 kg / t NH3. sau 0,05 kg la 1000 m3 de gaz.