Способ очистки газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВ ВТОРСНОМУ СВИ(21) (22) (46) (72) 41 05 тес, яков А,М В А ч и М (53 ССР85.ЕСЕЙ,УГЛЕство С 14, 1 ВЫХ СМ ОКСИДА У 12 (54) СОДЕРЖАИЯРОДА(57) Изоббам селек ение относится к спосоного разделения газовых от диок оноэтанол овано в х ащих водоро смесеи, сод сида углеро амина и мож раств быть испол ехимическо и других эобретени мическои, нефтотраслях промышл ост носится к способа влеИзобретениеразделения газ ноерж х смесеи э /чсорбер:енерииров ясть иоксида углерод ноламина и може цих водород, от аствором моноэт ыть исп ьэован имическои,нефтетраслях промьппол ой мич ности.Целью и сниже- тепени сироэ/ ния являетсяи повышение ние энергозатраточистки,Примераммиака производаммиака в суткисида углерода в205000 нм /ч газН 61,58, 11 19,СН 1 031; Аг 0 2 В агтельн о ас аб синт гатеью 1 60 т диок раствь МЭА у о на очист абсорбер а состав 72; СОг 1 9 оома 5; С 5; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПОКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 74899/23-26.01.8730.11,89. Вюл. М 4В.Е.Дымов, И,Л, ЛеСоколов, Н,И, ПресПоловинкин, А,Г. ТПавлова66.074,3 (088.8)Авторское свидетел7926, клВ О 1 0 53СПОСОВ ОЧИСТКИ ГАЗХ ВОДОРОД,ОТ ДИ позволяет снизить энергозатраты истепень очистки процесса, которыйпредусматривает абсорбцию диоксидауглерода раствором этаноламина, последующий подогрев насьпценного раствора, десорбцию диоксида углерода ималорастворимых примесей в экспанэере при снижении давления с получением экспанэерного газа и окончательнуюдесорбцию диоксида углерода в регенераторе нагревом и отдувкой водянымпаром при давлении более низком,чем в экспанэере, при этом десорбцюодиоксида углерода из части насьпценного раствора перед подогревом осуществляют экспанзерным газом при давлении регенерации, после чего частично регенерированный раствор направляют на окончательную десорбцию в регенератор, 1 табл,Абсорбцию СО э проводят при ии 2,8 МПа водным раствором таноламина в количестве 1300 поступающим двумя потоками в аб соответственно тонко и груборег рованный растворы, Тонкорегенер ный раствор подают в верхнюю ча аппарата в количестве 650 мэ /ч температурой 50 С, груборегенер ванный в среднюю - расход 650 м температура 58 С. В насыщенном воре, выходящем из нижней части сорбера с температурой 75 С рено: СО -0,65 моль СО/мол Н -0,23 нм /м раствора, М- 0,05 нмэ /мэ раствора.1524911 т р 10 22,26 -г г Эпгс Чсс,1пгс фпгс 33340 нм СО /ч. Чсо ф пгс где Чфг р 55 т. р 1. По прототипу насыщенный раствор нагревают до 96 С и дросселируют с давления 2,8 МПа до давления 0,45 МПа. В результате дросселировао ния раствор охлаждается до 92 С и иэ него десорбируется 4688 нм СО/ч. Содержание диоксида углерода в растворе после снижения давления в экспанзере 0,596 моль СО/моль МЭА.Количество тепла, теряемое с газами десорбции из экспанзера количество тепла, выводимое из экспанзера с парогазовой смесью, Гкал/ч; количество СО, десорбируемое в экспанэере (" грязная" фракция);отношение объема паров воды в парогазовой смеси к объему диоксида углерода нм Н О/нм СО г 1 энтальпия парогазовой смеси, ккал/нм ПГС; 46885110,5 = 1197773 ккал/ч. После снижения давления в экспанзере раствор нагревают до 110 С и направляют в регенератор, где он регенерируется при давлении 0,14 МПа, Из регенератора раствор выводится двумя потоками: из средней части 650 мз/ч груборегенерированного раствора со степенью карбонизации 0,35 моль СО/моль МЭА, из нижней - 650 мз /ч тонкорегенерированного раствора со степенью карбонизации О, 12 моль СО/моль МЭА. Из верхнейо части регенератора при 93 С выводится "чистая" фракция диоксида углерода в количестве: ЧСО 1 Г Р 1 (В г р) фГ р" х 1 Ч (Ю вх ст,р)1 22 х 26) количество СО, нм/ч,количество груборегенерированного раствора,м /ч; количество тонкорегенерированного раствора,мт /чстепень карбонизации груЬорегенерированного ратвора, моль СО/моль МЭАстепень карбонизациитонкорегенерированногораствора, моль СО/мольМЭА;молярность раствора,кмоль МЭА/М раствора;объем 1 кмоль СО, приНормальных условиях,нм СО /кмоль СО ; Ч со " 650 3,0 (0,596-0,35) ++ 650 3,0 (О, 596-0, 12)Д 22, 26 20 Количество тепла, выводимое с парогазовой смесью из регенератора:РфЯ = 31340 512 1,05 = 16848384 ккал/ч . Общее количество тепла, выводимоес парогазовой смесью из экспанзераи регенератора 1197773 + 16848384 =18046157 ккал/ч. 302, По изобретению часть насьпценного раствора в количестве 1150 м /чнагревают до 1030 и снижают его давление в экспанзере до 0,45 МПа. Врезультате раствор охлаждается до 35 о99 С и из него десорбируется 5376 нмз//СО 2/ч. Содержание диоксида углеродав ием 0,58 моль СОг/моль МЭА. Остальную часть насыщенного раствора в количестве 150 м/ч ("холодный" растворподают в верх регенератора, где снижают его давление до 0,14 МПа. В результате раствор охлаждается с 75 до72 С. Отдувку малорастворимых примесей иэ этой части раствора осуществляют парогазовой смесью из экспанзера. Температура "грязной" фракции СОтпосле охлаждения "холодным" растворомсоставляет 72 СКоличество "грязной" 50 х где Чсо - количество "грязной" СО 7,г нмз СО /ч; Ч - количество СО, десорбируесо и 1 мое из холодного раствора, нмз /ч,"холодного" раствора пос 5ле снижения давления иотдувки, моль СОт/мольМЭА;150,(0 65 0 58),3 Окк 2226 = 701 имСО/ч; 105376 + 701 = 6077 нмСО/ч.тво тепла, уносимое сфракцией СО. Ц = 607 Л 505 фО, 303 = 930006 ккал/ч,"Холодный" раствор, нагретый экспанзерными газами до 73 ОС, йоступает на орошение в регенератор в точку ниже ввода экспанзерных газов, "Чистая" парогазовая смесь, охлажденная "холодным раствором, выходит из регенератора с температурой 86 С. Количество "чистой" СОТ количество чистой СО нм /чколичество поглощенной СО в абсорбере, нм /ч; 1 г.р (снас -т.р )3 И 22,26,степень карбонизациинасыщенного раствора навыходе из абсорбера,моль СО 2/моль МЭА,40(0,65-0,12) + 650 (0,653 = 36028 нм СО/ч; 62) по предполагаемому изобретению11616978 ккал/ч или Я/1. 0,8936к 10 ф ккал/м раствора. Содержание Н в "чистом" диоксидеуглерода по прототипу и изобретениюсоставляет 0,012 об.Х,В таблице приведены сравнительныепоказатели предложенного способа попримерам 1-3 и известного способа(примеры 2 и 3 осуществляют аналогично примеру 1)Как видно из таблицы, при однойи той же очистке диоксида углеродаот горючих примесей (Н +СО) расходтепла с парогазовой смесью в предлагаемом способе наЗОЕ ниже,чемв известном.Для насыщенного раствора, отделяемого перед подогревом и подаваемогона десорбцию и охлаждение парогазовой смеси, получаемой при регенерации, составляет 8-167 от основногопотока. Увеличение или уменьшениедоли ненагретого потока по сравнениюс предельными значениями приводит кухудшению технологического режима,выражающемуся в снижении степениочистки газа (150 ррм СО в очищенномгазе вместо 30"100 ррм) и повьппениипотерь тепла до 1,3 ккал/м раствора.Преимущество предложенного способадостигается за счет воэможности осуществления более тонкой регенерациикак тонко, так и груборегенерированного раствора (до 0,085 и 0,31 мольСО/моль МЭА вместо 0,11 и 0,36 мольСО/моль МЗА по прототипу) без увеличения расхода тепла на регенерациюпо сравнению с прототипом, что улучшает условия абсорбции.930006 + 10686972 = 11616978 ккал/ч Таким образом, потери тепла с па 55рогазовой смесью составляют: 1) попрототипу 18046157 ккал/ч илиЧ пгс = 13882 10 " ккал/мз раствора Формула изобретения Способ очистки газовых смесей, содержащих водород, от диоксида углерода, включающий абсорбцию диоксида углерода водным раствором этаноламина под давлением, подогрев насыщенного раствора, первичную десорбцию диоксида углерода в экспанзере при снижении давления с получением экспанзерного газа, вторичную десорбцию диоксида углерода в регенераторе отдувкой нагретым водяным паром, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения энергозатрат, перед подогревом 81524911 стадии вторичной десорбции, и затемнаправляют на стадию вторичной десорбции.1 16 мас.Х насыщенного раствора отде"ляют и продувают экспанэерным газомпри давлении, равном давлению на 0,36 200- 0,29 30 О З 1 ВО О,36 1 ОО 6 О,ОЕ)1 О, 0500 0,105О, 12 7 о 1,2630 1,330 1,ЗО)1 1,357 0,01 0,01 Составитель Е. КорниенкоРедактор Т, 31 азоренко Техред А.Кравчук Коррект Пат аказ 7167/5 Тирал 600 ПодписноеНИИПИ Государственного кОмитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г.у Гагарина,Протдтпд Преер 1 Првеер 2 Првеер 3 зедредедввма вевевддв 92 72 ао )О О,11 о,ов о,ов о о 0,0921 0,0715 О,ПОЗ 0,0653 1,2960 1,306 0,6936 0,965 1, 1150 1, 190 0,996) 1,06 Е 0,012 о,ог О, 012 О, 012