На головну

Принципи технології моноетаноламіновой очищення. Агрегат АМ-76 (ГИАП, м.Москва).

  1.  CRM-технології
  2.  FH 05 Основні принципи
  3.  FH 10 10 Організаційні принципи роботи національних товариств здоров'я.
  4.  FL 01 05 Е Основні принципи.
  5.  FS 05 Основні принципи
  6.  I. 2.4. Принципи та методи дослідження сучасної психології
  7.  I. Базові принципи застосування програми Excel

Як вже показано раніше, в процесі МЕА-очищення конвертованого газу протікають реакції:

2NH2 CH2 CH2 OH + H2O + CO2 «(NH3 CH2 CH2 OH)2 CO2, (5.45)

(NH3 CH2CH2 OH)2 CO3 + H2O + CO2 «2NH3 CH2 CH2 OHHCO3. (5.46)

Наведені реакції між СО2 і МЕАследует розглядати як схему, що встановлює принципову можливість отримання в якості кінцевого продукту як карбонати, так і бікарбонати моноетаноламіна.

При низьких і помірних температурах і підвищеному парціальному тиску СО2в абсорбере реакції йдуть зліва направо, т. е. з поглинанням СО2. температура процесу лежить в інтервалі температур 35?60 ° С. Розчин регенерують зниженням тиску і підйомом температури, в результаті виділяються вода і діоксид вуглецю.

Прийняті параметри процесу, високоінтенсивних конструкція абсорбера дозволяють забезпечувати високу ступінь карбонізації розчину МЕА, близьку до рівноважного вмісту СО2в розчині при заданому парціальному тиску СО2, Температурі внизу абсорбера.

При поглинанні діоксиду вуглецю підвищується ступінь карбонізації розчину, яка виражається в молях СО2 на моль МЕА. можлива при даних умовах ступінь карбонізації розчину визначається термодинамічним рівновагою. Рівноважна ступінь карбонізації збільшується при зниженні концентрації МЕАв розчині, зменшенні температури і підвищення парціального тиску СО2. необхідною умовою цього є: ведення процесу абсорбції при мінімальному надлишку зрошення розчином. Зазвичай при цьому контролюють вміст СО2в середній і верхній секціях абсорбера.

Підвищення ступеня карбонізації розчину МЕА дозволяє скоротити витрату тепла на регенерацію і зменшити циркуляцію розчину в системі. Однак, вплив перерахованих вище факторів невелика: навіть при значному їх зміні кількість СО2 в розчині може зменшуватися або збільшуватися не більше ніж 1,5?2 рази. У промисловості при добуванні СО2 з газу розчином МЕА з концентрацією 2,5?3,3 моль / дм3 під тиском 2,45?2,94 МПа може бути досягнута карбонізує рівна 0,65?0,75 моль СО2/ Моль МЕА.

Проектом агрегату АМ-76 прийнята ступінь карбонізації насиченого розчину МЕА0,67 моль СО2 / Моль МЕА для середньорічних умов. При зниженні термодинамічної температури регенерованого розчину нижче 40 ° С може бути досягнута ступінь карбонізації 0,7?0,72 моль СО2/ Моль МЕА.

Таким чином, ступінь очищення газу від СО2 визначається його рівноважної концентрацією (рівноважним парціальним тиском) над розчином МЕА. Ця величина тим нижче, чим менше температура і ступінь карбонізації розчину. У промислових агрегатах вміст СО2 в газі після очищення становить 50?300см3/ м3.

Очищення конвертованого газу від СО2 здійснюється розчином з масовою часткою 19-21% МЕА, 0,1?0,2% карбонату калію, вміст смолистих речовин не більше 2 г / дм3. Очищення ведеться по двухпоточной схемою з регенерацією розчину в регенераторах-рекуператорах.

Підвищення концентрації МЕА розчину при однаковому ступені карбонізації призводить до зростання рівноважного тиску СО2 над розчином (або при заданій концентрації СО2 в розчині відповідно зменшується ступінь карбонізації) при цьому підвищується абсолютна кількість поглиненого СО2. Таким чином, збільшуючи концентрацію МЕА, можна зменшити кількість циркулюючого розчину.

Конвертований газ з тиском не більше 2,8 МПа і температурою не більше 50 ° С (рис.1.9) подається в нижню частину абсорбера поз.301, який зрошується розчином МЕА з температурою 35?42 ° С. абсорбція СО2 відбувається в абсорбере з високослойнимі многослівнимі сітчастими тарілками. Конвертований газ, що надходить на очистку, містить 16?18% об. СО2.

Відповідно до прийнятої для АМ-76 двухпоточной схемою абсорбер розділений на дві секції: нижню і верхню. Конвертований газ проходить спочатку нижню секцію абсорбера, в якій здійснюється груба очистка (до змісту 4?10% об. СО2), А потім верхню, в якій доочищается до об'ємної частки СО2 не більше 0,1% об ..

У верхній частині абсорбера, очищений від СО2, Конвертований газ проходить ковпачкові тарілки і сепаруючі пристрої для зменшення виносу моноетаноламіна з газом. Очищений від СО2 газ направляється на метанірованіе (рис.6.1).

Верхня секція абсорбера, призначена для тонкої очистки газу, зрошується глибоко регенерованим розчином МЕА IIпотока. Тут розчин насичується діоксидом вуглецю (від 16?21 до 50?58 г / дм3). З верхньої секції абсорбера розчин надходить в нижню секцію, призначену для грубої очистки газу, де змішується з грубо регенерованим розчином МЕА, що йде з peгeнераціі першим потоком (рис.1.9).

Витрата розчину МЕАпо кожному з потоків регулюється, також регулюється рівень розчину в абсорбере.

Насичений МЕА-растворіз нижньої секції абсорбера з масовою концентрацією СО2в розчині 90?105г / дм3 і температурою 47?65 ° С надходить на регенерацію. Регенерація розчину проводиться в 2 паралельно працюють регенераторах-рекуператорах поз.303-А / Б (рис.5.5), з'єднаних зрівняльної лінією по розчину і парогазової суміші, з розподілом по 50% насиченого розчину на кожен.

Регенератори-рекуператори подібно абсорберу також розділені на 2 секції. У верхній секції регенератора на сітчатие тарілках розташовані U-образні теплообмінники, в яких відбувається передача тепла гарячого регенерованого розчину МЕАнасищенному розчину.

У верхній секції відбувається десорбція СО2 з усієї кількості розчину, що надходить в регенератор, до вмісту СО2не більше 50 г / дм3 за рахунок тепла парогазової суміші, що надходить з нижньої секції апарату, і тепла регенерованого розчину обох потоків, що передається через вбудовані теплообмінники. Потім розчин в кожному регенераторі ділиться на два приблизно рівних потоку.

Перший потік - грубо регенерований з температурою 115?120 ° С виводиться з верхньої секції регенераторів-рекуператорів, об'єднується від двох апаратів в колекторі і насосами поз. 317 А, Б прокачується через вбудовані теплообмінні елементи регенераторів від низу до верху, де охолоджується до 60?70 ° С. Подальше охолодження регенерованого розчину I потоку відбувається в повітряному холодильнику поз.313 з доохолодженні в літній період у водяному холодильнику поз.358 (рис.5.5).

Далі регенерований розчин надходить в ємність поз.325, звідки насосами поз.315 А, б подається на зрошення нижньої секції абсорбера.

Другий потік через переливні пристрої всередині регенератора-рекуператора надходить в нижню секцію для більш глибокої регенерації. Остаточна десорбція СО2з розчину відбувається при кип'ятінні його в виносних кип'ятильниках поз.306 А, б, поз.307 до масової концентрації СО216-21 г / дм3. Другий потік - глибоко регенерований, виводиться з температурою 125?130 ° С з нижньої секції регенераторів, об'єднується від двох апаратів в колекторі і насосами поз.316 А, б прокачується через вбудовані теплообмінні елементи регенераторів, де подібно до першого потоку охолоджується до температури 60?70 ° С. Подальше охолодження відбувається в повітряному холодильнику поз.312 з доохолодженні в літній період у водяному холодильнику поз.357. Далі розчин надходить в ємність поз.320, звідки насосами поз.314 А, б подається на зрошення верхньої секції абсорбера.

Для підтримки балансу по воді в системі очищення передбачена постійне підживлення деминерализованной водою. Тепло, необхідне для регенерації, повідомляється розчину гарячим конвертованим газом, які виходять з НТКС температурою 180 ° С в газові кип'ятильники поз.306 А, б. Відсутня кількість тепла передається розчину через смоловиделітель поз.318 або парових кип'ятильник поз.307 (рис.1.9).

Гази десорбції виводяться з кожного регенератора двома потоками: "чиста" і "брудна" фракції. "Чистий" фракція, складова до 85% від загальної кількості СО2, Охолоджується, сепарується від вологи і з тиском 0,4?0,5 кгс / см2 і температурою 57?67 ° С видається споживачеві.

"Брудна" фракція, яка містить до 5% горючих, охолоджується, сепарується і з температурою 45 ° С викидається в атмосферу.

З метою очищення робочого розчину МЕА від продуктів розкладання, окислення, осмоления, неорганічних домішок, що викликають корозію і ерозію апаратури, встановлені вугільні фільтри і передбачена разгонка частини циркулюючого розчину в спеціальному апараті - смоловиделітеле поз.318.

Для захисту обладнання від корозії в розчин МЕАвводят, після монтажу і капітального ремонту, в якості інгібітора корозії пентоксид ванадію (V2О5). При введенні V2О5 на поверхні металу утворюється захисна плівка, яка підтримує метал в пасивному стані.

В умовах очищення газу від діоксиду вуглецю розчин моноетаноламіна володіє деякою корозійної активністю. Головною причиною корозії є взаємодія з металевим залізом вугільної кислоти, моноетаноламіна і особливо продуктів розкладання МЕА, що утворюються в результаті побічних реакцій МЕАс компонентами газової суміші і розчину.

Реакція між металевим залізом і вугільної кислотою протікає при високих температурах, при цьому утворюється розчинна бікарбонат заліза. Під час десорбції СО2в регенераторі бікарбонат заліза перетворюється в нерозчинний карбонат заліза, який осідає на стінках апаратів і трубопроводів [19].

В процесі очищення відбувається накопичення продуктів розкладання МЕАв розчині, що веде до збільшення корозії устаткування і трубопроводів, зниження абсорбційної спроможності розчину, погіршення очищення, збільшення витрати моноетаноламіна. Поряд з корозією має місце ерозія обладнання внаслідок накопичення в робочому розчині МЕАмуравьіной кислоти.

Головний продукт розкладання МЕАв системах очищення газу - N-2-оксіетілетілендіамін (ОЕЕД), який є прекрасним комплексоутворювачем для заліза і ініціатором автокаталитической реакції, посилює процес корозії. Підвищення концентрації заліза в циркулюючому розчині стимулює утворення ОЕЕД, в результаті чого агресивність середовища швидко зростає.

В очищеному газі завжди є сірководень. Сірководень оборотно реагує з МЕА, проте, в присутності кисню може утворюватися не регенерується тіосульфат (RN2H2)2S2O3. При охолодженні МЕА-розчину сполуки розпаду МЕА взаємодіють з сірководнем, при цьому утворюється і випадає в осад сірчисте залізо, вихідний компонент регенерується і знову може взаємодіяти з залізом, а продукти корозії накопичуються в розчині.

Швидкість корозії зростає при збільшенні температури, а також концентрацій МЕА і СО2 в розчині, що обумовлено, в першу чергу, збільшенням швидкості побічних реакцій. Так, підвищення температури пари, що гріє або газу від 150 ° С до 180?190 ° С сприяє різкому збільшенню корозії вуглецевої сталі (від 0,2 до 1,8 мм / рік) [19]. Швидкість корозії зростає майже пропорційно концентрації діоксиду вуглецю в розчині (при малому ступені карбонізації), досягаючи максимуму (0,3?0,4 г / м2. ч або 0,3?0,4 мм / рік) при деякому значенні ступеня карбонізації, вище якого швидкість корозії вже не залежить від ступеня карбонізації.

Чим нижче температура, тим сильніше вплив на корозію ступеня карбонізації розчину. Швидкість корозії вуглецевої сталі в момент десорбції СО2з висококарбонізірованних розчинів може досягати 0,34 г / м2. ч.

Підвищення концентрації МЕАпріводіт до зростання швидкості корозії і збільшення небезпеки корозійного розтріскування апаратури.

У всіх агрегатах є установки розгону робочого розчину МЕАпод тиском регенерації в смоловиделітеле. Розгін проводиться при збільшенні масової концентрації смолистих речовин в розчині більше 2 г / дм3 , А також при попаданні сторонніх домішок в систему, сильному вспіненні розчину.

У смоловиделітель на розгонку надходить приблизно 0,5% ціркуліруемой в системі розчину з нижньої секції регенераторів-рекуператорів. Розчин надходить в міжтрубний простір смоловиделітеля. У трубки смоловиделітеля подається гріючийпар з тиском понад 0,7 МПа у кількості 3?5 т / год. Розчин кипить при температурі 124?145 ° С. Зростання температури кипіння розчину в смоловиделітеле обумовлений збільшенням концентрації МЕАот 19?21% до 70% і смолистих речовин від 2 до 200 г / дм3.

Пари МЕАі води проходять сепаратор і надходять в нижню секцію регенераторів. В ході розгону стежать за відсутністю смолистих речовин в парогазової суміші і рівнем розчину в смоловиделітеле (розчин повинен покривати трубчатку смоловиделітеля).

При наявності поташу в робочому розчині скорочується час проведення першої стадії розгону. Добавка в робочий розчин МЕАнебольшого кількості карбонату калію дозволяє різко сповільнити процес осмоления моноетаноламіна. Це викликано прискоренням в присутності лугу гідратації діоксиду вуглецю та передачею протона аміну, що уповільнює протікання реакції, що веде до розкладання аміну. При постійній роботі з добавкою в розчин поташу, накопичення смол в розчині йде значно повільніше. Першу стадію розгону проводять до масової частки поташу не більше 20?30% в кубовому розчині. Потім підживлення смоловиделітеля робочим розчином припиняють і переходять до другої стадії відгону МЕА з водяною парою.

Після закінчення розгону (при зменшенні смол до норми) в систему вводять їдкий калій, бідний хлором, який в системі переходить в поташ.

На другій стадії очистки в смоловиделітель подають конденсат або гострий пар для відгону МЕАс водяною парою. В результаті масова частка МЕАв кубовому залишку падає до 15?20%, температура розчину зменшується до 120?125 ° С, вміст МЕА в ПГС знижується. Після закінчення другої стадії розгону розчин в смоловиделітеле обережно випарюють (при подачі пара 2?3 т / год) приблизно на 30?40% (за рівнем в смоловиделітеле) до досягнення концентрації поташу в ньому не більше 30%, потім кубовий залишок зливають, а апарат промивають.

Всі ємкості з МЕА для виключення контакту розчину з киснем повітря знаходяться над буферним азотом з тиском не вище 5 КПа.

застосування V2O5 в якості інгібітора корозії створює ряд проблем. Для вирішення їх на Горлівському ВАТ "Концерн Стирол" були проведені лабораторні та дослідно-промислові випробування нітриту калію в якості інгібітора корозії і процесу осмоления моноетаноламіна. Нижче ми наводимо опис експериментальної частини та обговорення результатів.

 




 Відмінні риси КАР. |  Риформинг фірми "Uhde". |  Оптимізація пароповітряної конверсії природного газу та існуючих в Україні та СНД агрегатів з виробництва аміаку. |  Розділення повітря на мембранних установках. |  Сучасні методи оптимізації роботи первинного риформінгу. |  Сучасний стан технології хімічної переробки природного газу. |  Реконструкція вузла НТК СО з урахуванням очищення "Карсолі". |  Новий погляд на реконструкцію агрегатів. |  Проблема метанолу при експлуатації каталізатора НТК. |  Технологічні умови, що впливають на процес утворення метанолу. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати