Способ регенерации органических абсорбентов

(51)М, Кл.2 с присоединением заявки Иы -В 01 Р 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет ОпубликОвано 0501.80,Бюллетень Йо 1 Дата опубликования описания 08,01.80.3(088.8) Н.П. Гнусин, В.И-. Заболоцкий, В.Ф. Письменский и А,С. Ковалев Кубанский государственный университ(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ АБСОРБЕНТ Изобретение относится к техникеочистки воздуха и газовых смесей отуглекислого газа с последующим еговыделением в концентрированном виде,конкретно, к технологии регенерацииорганических жидких сорбентов углекислого газа на основе алкиноламинови может быть использовано при очистке азотоводородной смеси в производстве аммиака, природных и конверторных газов, газов коксохимическогопроизводства и нефтеперерабатывающейпромышленности, для поддержания жизнеобеспечения в замкнутых системах.Известны способы термической регенерации растворов алкиноламинов, основанные на их способности высвобождать поглощенный в процессе сорбционного цикла углекислый газ при нагревании.20К ним относится способ термической регенерации растворов щелочныхаминов при повышенных температурахПовышение температуры десорбции до115-120 С достигается за счет умень- .шения содержания воды в растворе путем добавления гликолей 1),Однако, проведение регенерациипри повышенных температурах и с до,бавлением в поглотитель гликолей при-ЗО водит к увеличению потерь амина исоздает трудностй при очистке загрязненных растворов,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ термической регенерации 15-30 растворов щелочных аминовнагреванием при 100 ОС, при этом углекислый газ выделяется в концентрированном виде (2) .Необходимость проведения регенерационного процесса при температуре100 оС осложняется деструкцией неводного растворителя, Моно- и диэтанола.мины, насыщенные углекислым газом, вэтих условиях необратимо реагируютс углекислым газом с образованиемсложных органических соединений, таких как оксазолидон, 1-(2-оксйэтил)-имидазолидон,И-(2-оксиэтил) -этилендиамин. В присутствии кислорода воздуха этаноламины подвержены окислительному дезаминированию, приводящему к образованию муравьиной кислоты,аммиака, эамещенных аминов и высоко(молекулярных полимеров. Накапливаясьв ходе регенерационного цикла, продукты деструкции снижают эффективность абсорбции, приводят к потерямабсорбента. Существенные потери абсор.:бента имеют место также за счет испарения растворителя при температуререгенерации. Пбследнее обстоятельство является особенно нежелательным,так как приводит к загрязнению очищаемого от углекислого газа воздухапарами органических веществ. Высокаятемпература регенерации в одно- э таноламинных поглотителей сопровождаетсяз начи тель ной к орроз ией аппаратуры,которая особенно усиливается в присутствии продуктов деструкции,Целью изобретения является снижение потерь поглотителя вследствиеиспарения, предотвращение термической деструкции и уменьшение коррозииайпаратуры, что позволяет повысить 5стабильность сорбентов на основе алкиноламйнов и увеличить срок их служ.бы.Поставленная цель достигается описываемьм способом электродиализа с 20,ионоофменными мембранами при плотнос.ти тока 0,4-1,3 А/дм2Отличитель ными приз наками с пос об аявляется использование для регенерации органических абсорбентов углекис- р 5лых газа на основе алкиноламиновэлектродиализа с ионообменными мембранами при плотности тока 0,41,3 А/дм.Технология способа состоит в следующем.Прошедший сорбционный цикл раст.вор щелочного амина, насыщенный углекислым газом, подают в рабочие камеры электродиализатора, где происходит его регенерация, При этом карбо. натные и бикарбонатные ионы, а такжесольватированные ионы водорода, образующиеся при диссоциации угольнойкислоты, мигрируют под действием градпента электрического потенциала вкамеры концентрирования, в которыхустанавливается динамическое равновесие+ЪИ +ИСО е- - В+И СО45ь: 2 эщ,приводящее к выделению углекислогогаза при и .ресыцении раСтвора утольной кислотой, При прохождении абсорЬента через камеры обессоливаниярастворенные ионные примеси, в томчисле и анионы угольной кислоты, извлекаются из раствора, после чего регенерированный раствор вновь возвращаю; в сорбционный цикл, 55П р и м е р 1. Электродиализнойрегенерации подвергают 15 водныйраствор диэтаноламина и 25 водныйраствбр: триэтаноламина, насыщенныеуглекислым газсм. Абсорбент подают в камеры деминералиэации десятикамерного электройиалиядтора собранного на отечественных ионообменных мембранах типа МА и МК, Рабочая площадь каждой измембран составляла 1 дм , расстояниемежду мембранами - около 0,5 мм, Гидравлические камеры были соединеныпараллельно, а электрические - последовательно. Интервал изменения усредненной скорости раствора в камерахдиминерализации составлял 1,312 см/мин; а плотности электрическоготока 0,4-0,3 А/дм . Режим в камерахдеминерализации - циркуляционный,Камеры концентрирования - непроточные, Перед началом работы камерыконцентрирования заполняют тем жераствором абсорбента, что и камерыдеминерализации, Выделяющийся в камерах концентрирования углекислыйгаэ, вместе с перенесенным растворителем, свободно. поступал в выходной штуцер камер концентрирования.Объемы выделившегося углекислого газаи перенесенного в камеры концентрирования растворителя определяютколичественнО. Режим в электродныхкамерах циркуляционный, электролитомявляется 1 раствор гицрата окисинатрия, скорость протока черсз электродные камеры - около 1 см/сЕк, материалом электродов служит стальХ 18 Н 10 Т. Температура раствора неоказывает существенного влияния напроцесс электродиализной регенерацииабсорбентов, но должна быть выше температуры замерзания раствора и нижетемпературы деструкции ионообменныхмембран (40-50 С), В процессе регенерации абсорбента способом электродиализа определяют общий выход по току, выход по току в расчете на выде.лейный углекислый газ и удельные затраты электроэнергии на 1 м выделив -Эшегося углекислого газа при различных гидродинамических режимах работы аппа.рата,В таблице 1 представлены результаты лабораторных испытаний поэлектродиализной регенерации 15 водного раствора диэтаноламина (пункты1-9) и 25 водного раствора триэтаноламина (пункты 10-18). Растворытеркостатируют при температуре 25 С,Общий выход по току рассчитывают изпредположейия об электропереносе через анионообменные мембраны двухзарядных анионов СО. В отдельныхслучаях он несколько выйе 100, т.к.одновременночерез мембраны мигрируют однозарядные гидрокарбонатныеионы.Та блиц Степень регенерации органических.абсорбентов, иллюстрируется данными,приводимыми в табл. 2, в кбторой показана зависимость степени регенерации 25 расТвора триэтаноламина, на-сыщенного углекислым газом. Зависимость степени регенерации;25раств ора три эта ноламийа " от в режени элек тродиали за (пояс нения втексте) Как видно из табл. 1 и 2 регенерация абсорбента способом электродиализа осуществляется эффективно, с относительно низкими энергозатратами. Из исследованных абсорбентов, наилучшие показатели получены при использова" нии 25 раствора триэтаноламина, что, однако,не исключает возможности использования других абсорбентов. Процесс протекает стабильно, и благодаря использованию электроэнергии, легко поддается автоматизации. Отравления применяемых ионообменных мембран не происходит, Абсорбент после многократной (50 циклон)и длительной (около 200 часов) электродиалиэной регенерации не изменяет своих химических и Физико-химических свойствТаким образам, на основании проведенных лабораторных испытаний можно заключить, что использование предлагаемого способа регенерации органических абсорбентов дает по сравнению с существующими сйособами следующие преимуществаг707590 Формула изобретения Составитель Б, ЯгудТехред Э.Чужик, Корректор М,Вигула Редактор И.Вечтомова. Тираж Уо 9 П одпис нсе ЦНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 8384/3 Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул, Проектная, 4 71. Обеспечивает эффективную регенерацию органических абсорбентов от углекислого газа при низкой температуре.2, Абсорбент после многократной (50 циклов) и длительной (около 200 ча-сов) электродиализной регенерации не изменяет своих химических и физико- химических свойств.3. Регенерация абсорбента способом электродиализа осуществляется с относительно низкими энергозатратами. Способ регенерации органическихабсорбентов углекислого газа на ос- д нове алкиноламинов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения потерь поглотителя, предотвращения термической деструкции н уменьшения коррозии аппаратуры, регенерациюорганических абсорбентов осуществляютпутем электродиализа с ионообменнымимембранами при плотности тока 0,41,3 А/дм. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, СпарЫ Ю.Р, Ре 1 го 1, Рей 1 пег 1947, "2 б, 109-112. 2. Авторское свидетельство Р 1085 б 8, кл. С 10 К 1/02.