 |
Цикл с разделением потоков раствора
|
|
|
|
 |
Рис. 5.2. Схема моноэтаноламиновой очистки от диоксида углерода
1 - абсорбер; 2- отпарная колонна, 3 - холодильник; 4,5 - теплообменник; 6 - сепа- ратор
Этот вариант позволяет снизить расход водяного пара. По данно- му варианту (рис. 5.3) выыходящий с низа абсорбера насыщенный рас- твор разделяется на два потока: один подается в верх отпарной колон- ны, второй - посредине ее высоты. Верхний поток движется навстречу парам, поднимающимся из кипятильника, и выводится из колонны выше точки ввода остальной части насыщенного раствора. Этот рас- твор регенерирован не полностью; он возвращается обратно в нижнюю секцию абсорбера для поглощения основной массы кислых газов. Часть раствора, поступающего посредине отпарной колонны, проходит через кипятильник, где почти полностью десорбируются кислые газы. Этот раствор возвращается в верх абсорбера для снижения содержания кислых газов до заданного уровня. При такой схеме количество паров, поднимающихся по колонне, несколько меньше, чем на установках, работающих при обычной схеме, отношение количеств жидкости и па- ров в обеих секциях отпарной колонны меньше, так как в каждую из них поступает лишь часть общего количества раствора.
Недостатком варианта является увеличение капиталовложений на сооружение установки по сравнению с основной схемой.
Рис.5.3. Схема моноэтаноламиновой очистки с разделением потоков раствора
1- абсорбер, 2 - отпарная колонна, 3 - сепаратор
ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА АДСОРБЦИЕЙ
Адсорбционный метод применяется для тонкой очистки газов от СО2, необходимой в технологических установках с глубоким охлажде- нием, например, при промывке газа от оксида углерода жидким азотом в производстве аммиака, при разделении воздуха, коксового и др. га- зов.
|
|
|
Адсорбционный метод для дополнительной тонкой очистки газа можно применять после удаления основного количества СО2 одним из известных методов.
В качестве адсорбентов могут применяться активированные угли и мелкопористый силикагель различных промышленных марок, а так- же синтетические цеолиты.
Предложен и экспериментально разработан адсорбционный спо- соб тонкой очистки от СО2 при низкой температуре. Способ состоит в том, что адсорбция СО2 производится под давлением при температуре минус 40 - минус 50 оС, а десорбция - потоком инертного газа при низ-
кой температуре и давлении, близком к атмосферному. Проведение ад- сорбции при пониженной температуре увеличивает поглотительную способность сорбента в несколько раз по сравнению с адсорбцией при обычной температуре. Затраты энергии незначительны и определяются только расходом на покрытие небольших дополнительных потерь хо-
лода и давления. При этом отсутствует постоянный расход какого-либо реагента. Агрегат очистки состоит из двух адсорберов, заполненных активированным углем и работающих поочередно (в одном - адсорб- ция, в другом - десорбция).
Очистка газов цеолитами
Цеолиты являются эффективными поглотителями СО2 из различ- ных промышленных газов. Молекулы СО2 достаточно малы, что по- зволяет им проникать во внутреннюю структуру большинства цеоли- тов.
Примером применения цеолитов для одновременной осушки и очистки газов от примесей СО2 является приготовление экзотермиче- ской контролируемой атмосферы (защитного инертного газа в метал- лургических процессах), получаемой при сгорании природного газа в воздухе. В результате сжигания метана получают азотоводородную смесь, насыщенную парами воды и содержащую до 12 % СО2. Удале- ние примесей производят в установке с адсорберами, заполненными цеолитами. Обычно в этом процессе используют цеолиты марки СаА. Этот тип цеолита, наряду с высокими равновесными и кинетическими показателями, сохраняет свою стабильность при многоцикловой экс- плуатации и в слабокислой среде. Характерной чертой этих установок является высокая концентрация извлекаемых примесей.
|
|
|
Схема опытно-промышленной установки, в которой нагрев цео- литов в стадии десорбции производится потоком горячего воздуха, представлена на рис. 5.4. Природный газ сжигается в газогенераторе I с небольшим недостатком воздуха. Продукты неполного сгорания, со- держащие СО2, после охлаждения в теплообменниках 3 и 4 и выделе- ния влаги поступают в один из адсорберов 5, 6 или 7, заполненных це- олитом марки СаА, где происходит осушка газа и очистка его от СО2. Регенерация цеолита производится нагретым в теплообменнике 3 воз- духом, подаваемым вентилятором 2. Цеолиты на стадии регенерации нагревают до температуры не ниже 235 оС. Охлаждение их произво- дится чистым газом, циркулирующим через систему и холодильник 8 при помощи газодувки 9, причем в начальный период охлаждения газ после продувки через цеолиты выбрасывается в атмосферу, а затем циркулирует в замкнутом контуре с постоянной подпиткой свежим га- зом.
Рис. 5.4. Схема установки для приготовления очищенной экзотермиче- ской атмосферы с регенерацией цеолитов горячим воздухом
1 - газогенератор; 2 - вентилятор; 3 - газовоздушный теплообменник; 4, 8 - во- дяные холодильники; 5-7 - адсорберы на стадиях охлаждения, очистки и регене- рации соответственно; 9 - циркуляционная газодувка
Другим процессом, получившим широкое распространение в промышленности, является подготовка воздуха к низкотемпературно- му разделению, т.е. осушка с одновременным удалением микроприме- си СО2.
При помощи цеолитов успешно решается ряд других задач: из-
влечение СО2 из природного газа, удаление продуктов жизнедеятель- ности, в первую очередь влаги и СО2, в современных изолированных экологических системах (например, космических кораблях) и т.д.
Системы жизнеобеспечения космических кораблей, включая бло- ки очистки газов, должна удовлетворять ряду дополнительных требо- ваний: отличаться минимальной массой, низким уровнем шума, мак- симальной надежностью и простотой в эксплуатации, не выделять в пространство замкнутой экологической системы токсических соедине- ний.
|
|
|
Цеолитовые установки удаления СО2, выделяемого в пространст- во космонавтами, перспективны для полетов средней продолжительно- сти, когда десорбция поглощенного СО2 может производиться непо- средственно в вакуум космического пространства. Для длительных по- летов создают системы с замкнутым круговоротом веществ в гермети- ческой кабине - использованием всех отходов жизнедеятельности че-
ловека. В этих условиях СО2 является источником получения кислоро- да. Одновременно с СО2 из кабины корабля должны выводится вред- ные токсичные примеси: УВ, спирты, кетоны, альдегиды, меркаптаны, органические кислоты. Эта задача решается при помощи активных уг- лей.
|
|
|
