Способ концентрирования диоксида углерода из газов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 19(51) 5 В 01 П 53/1 01 В 31,20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 20Кичано юл. У В,П Иесте кин 088, 8)кобритании01 В 31/2 54) СПО А УГЛЕР 57) Изо ии конц рименяе миачным КСИнергоэ ют в а тработанного абсор ик 5 для охлаждени олодильрированно ент Изобретение относиповышения концентраци ся к способамдиоксида углейти применение рег ватель го аммиачного раств 6 газов после абсор тель 7 диоксида угл рода в газе и может и в химической промышле и промываосле регее ности, в част- соды аммиачным ности при производст нера ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(22) 12.08.87 (46) 30.05.90. (72) М.А.Цейтли В.Ф.Моисеев, И и И.В,Болотная (53) 66,074,33 (56) Патент Вел Иф 1069083, кл,ОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ДИО ДА ИЗ ГАЗОВретение относится к технолонтрирования СО из газов, ой н производстве соды аметодом и позволяющей снизить раты, СО-содержащий газ посорбер и обрабатывают его мРгозатрат,На чертеже представлена схнологической установки для рпредлагаемого способа.Установка содержит абсорбер 1 дляпоглощения аммиачным аб дербентом диоксида углерода из СО -содержащегогаза, сгуститель 2 для сгущения иразделения суспензии отработанногоабсорбента, рекуператор теплоты 3,регенератор 4 для извлечения диоксида углерода из сгущенной суспензии етодом, Цель изобретения - снижение эне раствором углеаммонийных солей с молярным отношением СО/ИН з=),4-0,5.Начальную концентрацию МН 9 в абсорбенте поддерживают равной 15,520 мас.7 Абсорбент со стадии абсорбции выводят в виде суспензии кристаллов ВННСО в воде, отстаивают ее,сгущенную часть подают на регенерацию нагреванием. Осветленную часгьсуспенэии рециркулируют на стадиюабсорбции. Суммарные энергозатратына циркуляцию абсорбента и подогревсуспензии до температуры десорбцииСО составляют 15,9-26,6 кг условногтоплива на 1 т 1007,-ного СО. Снижение энергозатрат составляет 1,96 кг условного топлива на 1 т СОл., 2 табл,П р и м е р 1, В абсорбер 1 подают 1000 нм газа известковых печей (печей обжига известняка) с объемной концентрацией, Ж: СО 20; 0 2; М 77; примеси 1, и 44 кг газообразного аммиака для компенсации потерь, СО- содержащий газ контактирует в противо- токе с 5301 кг жидкости, содержащей 16 мас.Е ИН З и степенью карбонизации (мольным отношением СО/ИН) 0,43. Контакт осуществляют при температуре 30 С. В процессе абсорбции из газа поглощается 356 кг СО, и образуется1237 кг кристаллов МН 4 НСО и 4409 кг маточного раствора с концентрацией МНэ 133 и степенью карбонизации 0,41. Суспензию сгущают в сгустителе 2 до Т:Ж 1:1 и сгущенную часть сначала направляют в рекуператор теплоты 3, гдео суспензия подогревается до 50 С, после чего ее подают в регенератор 4.В регенераторе 4 при нагревании 10 до температуры 75 С суспензия МН 4 НСО 3 плавится и из нее выделяется 370 кг диоксида углерода, который увлекает с собой 37 кг аммиака. При этом затрачивается 0,24 Гкал теплоты или 1,29 т 15 пара/т 1007-ного СО . Осветленный маточный раствор после сгустителя 2 делят на две примерно равные части. Одну часть направляют в промыватель 6 на промывку газов после абсорбера 1, 20 а вторую используют для промывки диоксида углерода после регенератора 4 в промывателе 7. При промывке в аппарате 7 промывной жидкостью улавливается 23 кг МНэ и 14 кг СО, а при промывке 25 газов в аппарате 6 промывной жидкостью улавливается 18 кг аммиака.Жидкость из промывателей 6 и 7 обединяют с охлажденным в рекуператоре теплоты 3 и холодильнике 5 до 30 30 С регенерированным абсорбентом и направляют в абсорбер 1.Промытый в аппарате 7 газ в количестве 365 кг, содержащий 6 об.Е (2,4 мас. ) МН э, остальное СО, используют в качестве готового продукта,П р и м е р 2. В абсорбер 1 подают1000 нм газа того же состава, что и в примере 1 и 56 кг аммиака для компенсации потерь. Газ контактирует в противотоке с 3048 кг жидкости, содержащей 18 мас.7. МНз и мольным соотношением СО/МН (степенью карбонизации) 0,44 при температуре ЗООС. В про -цессе абсорбции из газа поглощается 45350 кг СО и образуется 1217 кг кристаллов МННСОэ и 2177 кг маточногораствора с концентрацией МН 13 мас,Жи степенью карбонизации 0,4 1. Суспензию сгущают и обрабатывают аналогично 50примеру 1. При этом выделяется .364 кг СО, который увлекает с собой 36 кгМН . Затраты теплоты на регенерацию составили О, 23 Гкал или 1, 28 т пара на 1 т 1007-ного диоксида углерода. При промывке газа после абсорбера 1и диоксида углерода после регенератора 4 аналогично примеру 1 улавливается по 20 кг МН. Кроме того из газа регенератора улавливается 14 кг СО. Жидкость иэ промывателей 6 и 7 и после регенератора 4 используют как в примере 1, 366 кг промытого в аппарате 7 газа, содержащего 4,4 мас.7 (10 об.7) МНэ, а остальное СО используют в качестве готового продукта.П р и м е р 3. В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа того же состава, что и в примере 1, и 105 кг аммиака для восполнения потерь. Гаэ контактирует в противотоке с 1504 кг жидкости, содержащей 20 мас.7. МНз и степенью карбонизации 0,42 при температуре 30 С. Карбонизацию ведут до образования суспензии с Т:Ж=1:1. При этом из газа поглощается 340 кг СО и образуется суспензия, в которой 94 1 кг кристаллов МН НСОи столько же маточного раствора, содержащего 14,6 мас,7 МН со степенью карбонизации 0,4. Суспензию из абсорбера 1 через рекуператор теплоты 3 направляют в регенератор 4, где при нагревании до температуры 75 С из нее выделяется 340 кг СО, с которым уносится 39 кг МНЭ, Жидкость из регенератора 4 последовательно охлаждается в рекуператоре теплоты 3о и холодильнике 5 и с температурой 30 С подается в абсорбер 1. Расход тепла на регенерацию диоксида углерода составляет 0,22 Гкал или 1,24 т пара/т 1002-ного С 0,379 кг газа после регенератора 4, содержащего 10,3 мас.Е (23 об.Е) МНэ, остальное СО направляют потребителю.П р и м е р 4, Выход эа верхний предел массового содержания МН и соответственно нижний предел СО/МНв абсорбенте. В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа того же состава, что и в примере 1 и 214 кг Г 19 для компенсации потерь. Газ контактирует в противотоке с 944 кг жидкости, содержащей 21 мас.Е МН и степенью карбонизации (мольным отношением СО /МНэ) 0,37 приотемпературе 30 С. Карбонизацию ведут до образования суспензии с Т;Ж=1;1, в которой 674 кг кристаллов МН,НСО и столько же маточника с концентрацией МН - 19,4 мас.7, и степенью карбониэации 0,37. В процессе карбониэации поглощается 312 кг СО. Суспензию перерабатывают аналогично примеру 4. При этом иэ нее выделяется 312 кг СО,с которым уносится 92 кг МН. Затраты7251 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 156тепла составляют 0,23 Гкал или 1,41 тпара/т 1007 СО.Получено 404 кг газа регенерации,содержащего 23 мас,7, (43 об.Е) ИНостальное СО.П р и м е р 5, В абсорбер 1 поступает 1000 нм газа состава, указанного в примере 1, и 65 кг аммиака длякомпенсации потерь. Газ контактируетв противотоке с 4568 кг жидкости,содержащей 16 мас .7. ИП и степеньюкарбониэации ),4. Контакт осуществляют в условиях примера 1, при этомабсорбентом поглощается 356 кг СО иобразуется 1037 кг кристаллов И 1 НСОзи 3884 кг маточника того же состава,что и в примере 1. Образовавшуюся суспензию перерабатывают аналогично примеру 1, при этом выделяется 393 кгСО и 83 кг %1, на что затрачивается0,28 Гкал теплоты или 1,51 т пара/т1007-ного СО. При промывке этого газа аналогично примеру 1 улавливается68 кг ИН и 37 кг СО, а промытый газв количестве 371 кг, содержащий4 мас.7. ИНэ (10 об.7) и диоксид углерода остальное, направляется в содовое производство. В процессе промывки газа, покидающего абсорбер 1, удаляется 18 кг ИН з,П р и м е р 6, В абсорбере 11000 нм газа, состав которого приведен в примере 1, и 39 кг ИНз, вводимого для компенсации потерь, обрабатывают в противотоке 7283 кг раствора,содержащего 16 мас.7. ИН и имеющегомольное отношение СО/ИН(степенькарбониэации) 0,5. При этом в условиях примера 1 поглощается 352 кг СОи образуется 1940 кг кристаллов ИННСО9и 5686 кг маточного раствора того жесостава, что в примере 1, Суспензиюперерабатывают аналогично примеру 1.При этом выделяется 365 кг СО и29 кг аммиака, на что затрачивается0,27 Гкал теплоты (1,47 т пара/т1007.-ного СО). Образовавшийся газпромывают в аппарате 7 аналогичнопримеру 1 и улавливают О кг ИНи13 кг СО, Получают 361 кг газа,содержащего 2,5 мас.7 (6,1 об.7) ИН,остальное СО. При промывке газа, покидающего абсорбер 1, у:,авливают 18 кгИН,.Для приведения предлагаемого способа к сопоставимым с прототипом условиям предварительно промь.гые газы после регенератора 4 (диоксид угл;.рода) и абсорбера 1, получен 1 п 1 е по описанным примерам 1 - 8, были подвергнуты окончательной водной промывке от аммиака в отдельных,ппаратах (на схеме не показаны), с последующей его регенерацией.Сопоставление расходов пара н тоннах на 1 т 1007.-го СО приведено в табл. 1.При обработке СО-содержащего газа аммиачным абсорбентом с массовым содержанием ИНвыше верхнего предела 207, произойдет значительное увеличение количества аммиака в газах, образующихся в результате регенерации, Соответственно возрастут затраты энергии на отмывку этих газов от аммиака и его возврат в цикл, они составят 52,8 кг условного топлива на 1 т 1007.-ного СО (кг у.т./т.СО),В табл. 2 приведены результаты по затратам энергии на циркуляцию абсорбента и подогрев водного раствора (прототип) и суспензии (предлагаемый способ) до температуры десорбции СО выраженные в кг условного топлива на 1 т СО . Как следует из таблицы заявленный способ по сравнению с известным обеспечивает снижение энергозатрат на 1,9-12,6 кг условного топлива на 1 т продукционного СО. Формула изобретения Способ концентрирования диоксида углерода из газов, включающий абсорбцию его раствором углеаммонийных солей с молярным отношением в пересчете на диоксид углерода и аммиак, равным 0,4-),5, последующую регенерацию абсорбента нагреванием и рециркуляцию на стадию абсорбции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, начальную концентрацию ионов аммония в пересчете на аммиак в абсорбенте поддерживают равной 15,5-20 мас.7., абсорбент со стадии абсорбции выводят в виде суспензии, отстаивают ее, сгущенную часть подают на регенерацию, а осветленную часть рециркулируют на стадию абсорбции.1567251 Таблица 1 Пример23 Расход пара,т пара на 1 т СО Т 1 4 Концентрация МНв абсорбенте, мас.%16 20 21 16 16 18 На регенерацию абсорбента (выделение СО ) 1,29 На регенерацию ИНз 0,42 1,28 0,41 1,24 ,05 1,41 2,33 1,51 0,50 1 ь 47 0,38 Таблица 2 Концентрация ИН з в абсорбенте, мас.7,Энергозатраты нациркуляцию абсорбента,кг у,т./т СО Суммарные энергозатраты,кг у.т./СО 12,6 1,б 12,6 26,6 17,9 15,9 23,28,5 Составитель Г.Винокурова актор В.Ковтун Техред Л.Сердюкова Корректор Л.ОбручарЗаказ 1284 Тираж 574ВНИИПИ Государственного комитета п113035, Москва, Ждписное зводственно-издательский комбинат "Патент", г, .жгород, ул. Гагарина, 101 15,58,0 20,0 1310-1410 (прототип) 14,0 5,3 3,3 Энергозатраты на подогрев до температуры десорбции СО, кг у.т./ /т СО изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Раушская наб., д. 4/5