Применение АПН для улавливания диоксида углерода СО2

Расчеты АПН улавливания СО2 от 3000р

Абсорбция СО2 является широко распространенным В промышленности процессом. В частности, этот процесс используют в производстве синтетического аммиака для очистки азото-водородной смеси (газ после конверсии СО, содержащий Н2, N2 и СО2) или смеси Н2 и СО2 от двуокиси углерода [165]. Для проведения данного процесса применяют различные поглотители: воду, моноэтаноламин, растворы карбонатов, метанол и другие, причем абсорбцию ведут под повышенным давлением или при давлении, близком к атмосферному.
Водная абсорбция СО2. Водная абсорбция СО2 из азото-водородной смеси является наиболее старым ме¬тодом, который до сих пор применяют на ряде заводов. Поскольку СО2 мало растворяется в воде, процесс ведут под давлением 1,7-3 МПа, причем обычно применяют башни с неподвижной насадкой (большей частью из колец Рашига). Малая эффективность таких башен обусловливает их большой объем. Насадка в этих башнях забивается содержащимися в воде взвесями. Кроме того, из-за длительного времени контакта фаз происходит заметное поглощение водорода, что ведет к потере этого компонента.
Для установления возможности использования АПН вместо башен с неподвижной насадкой были проведены исследования АПН диаметром 150 мм при давлении 1,7 МПа с производственным газом [87]. В качестве насадки применяли пенопластовые четырнадцатигранники с условным диаметром 30 мм и массой 13 г. Долю свободного сечения решетки изменяли от 0,58 до 0,84, высоту статического слоя насадки - от 100 до 300 мм, ско¬рость газа - от 0,2 до 0,64 м/с (при рабочих условиях), плотность орошения - от 285 до 572 м/ч, число слоев - от 1 до 6.
С увеличением плотности орошения наблюдалось заметное повышение коэффициента извлечения СО2. Более сложное влияние оказывает скорость газа: при скорости газа ниже 0,3 м/с коэффициент извлечения повышался с увеличением скорости, а при более высоком скорости газа ее увеличение приводило к снижению коэффициента извлечения; при этом обнаруживается перс ходная область. Так, при трех слоях, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм и доле свободного сечения решетки 0,84 с увеличением скорости газа 0,2 до 0,28 м/с количество поглощаемого СО2 возрасти от с 2,22 до 2,4 м3 при нормальных условиях на 1 м3 воды. В переходной области (при скорости газа 0,28-0,4 м/с) эта величина составляет 2,4-2,22, а при дальнейшем повышении скорости газа от 0,4 до 0,64 м/с количество поглощенного СО2 снижается до 1,5 м3 на 1 м3 воды. Отсюда сделан вывод, что при скоростях газа вы ше 0,3 м/с время контакта недостаточно для полного поглощения СО2 водой.
Увеличение высоты статического слоя с 100 до 300 мм привело к повышению количества поглощаемого СО2 лишь на 11% (при скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, доле свободного сечения решетки 0,84 и трех слоях), тогда как сопротивление при этом повысилось с 19500 до 22500 Па. Поэтому не рекомендуется применять большую высоту статического слоя.
Влияние доли свободного сечения решетки незначительно. Так, при скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм и трех слоях увеличение доли свободного сечения с 0,58 до 0,84 привело к уменьшению степени извлечения с 0,785 до 0,75. Эти данные противоречат данным других работ, проведенных при атмосферном давлении со сравнительно низкими плотностями орошения; по-видимому, это объясняется именно условиями опыта. В соответствии со сказанным рекомендуется при абсорбции СО2 водой принимать максимальные значения доли свободного сечения, так как в этом случае сопротивление аппарата минимальное, я нагрузки по газу и жидкости максимальные.
Было найдено, что основная часть СО2 поглощается на нижних тарелках. При скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм, доле свободного сечения решетки 0,84 и содержании СО2 в поступающем газе 14,6% (об.) в аппарате с шестью слоямм коэффициент извлечения (поле подробно писать на почту). Потери водорода в отходящей водой составляли 3,5-8,5% (против 10% в насадочных абсорберах). Это объясняется тем, что с увеличением скорости газа в 3,3 раза и уменьшением .высоты аппарата с 16 до 3 м время контакта фаз уменьшилось в 13,2 раза по сравнению со временем в сравниваемом насадочном абсорбере.

Абсорбция СО2 раствором моноэтаноламина.

В неко-;торых работах исследовали абсорбцию СО2 водным раствором моноэтаноламина (МЭА) под атмосферным давлением. В работе исследования провощили в односекционном абсорбере диаметром 250 мм с высотой рабочей зоны 1800 мм. В качестве насадки использовали полипропиленовые и полиэтиленовые кольца размером 15x15x2, 25X25X3, и 40x40x3 мм при высоте статического слоя 225-900 мм. Скорость газа изменяли от 1 до 5 м/с, плотность орошения от 20 до ^110 м/ч, доля свободного сечения решетки была 0,3 и 0,4. Концентрацция СО2 в поступающем газе 19,4-20% (об.), концентрация МЭА в растворе 18,1-18,9%. В этих условиях -сопротивление переносу вещества сосредоточено почти полностью в жидкой фазе, так что найденные из опыта значения коэффициентов массопередачи принимали равными коэффициентам массоотдачи в жидкой фазе.
Наибольший коэффициент извлечения, достигнутый при максимальных расходах газа и жидкости, диаметре колец 40 мм и статической высоте 450 мм, составил 0,32. Коэффициент извлечения возрастает с уменьшением размеров насадки и увеличением нагрузок по газу и жидкости, а также высоты статического слоя. (подробнее пишите на почту).
В другой работе приведены результаты исследований трехсекционной колонны диаметром 300 мм (расстояние между тарелками 800 м). Насадкой служили кольца из полимерных материалов и алюминиевые кольца диаметром 30 мм (плотность соответственно 349 323 кг/м3), сплошные и дырчатые шары диаметром 37 мм (плотность соответственно 96 и 86 кг/м3). Скорость газа изменяли от 1 до 5 м/с, плотность орошения - от 70 до 150 м/ч. Высота статического слоя составляла 100 и 200 мм, свободное сечение решеток 0Г1 Средняя концентрация в поступающем газе 20,6% (об.) средняя концентрация МЭА в растворе 16,2%. Темпера тура газа 55-60 °С (результаты работы пишите на почту)

Абсорбция СО2 раствором гидроокиси натрия.

В работе приведены данные (Канада) об абсорбции СО2 водным раствором NаОН концентрацией 0,6 м в колонне сечением 0,3X0,3 м при 65 °С. Насадка состояла из полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм. При концентрации СО2 в поступающем газе 12% (об.), рН поступающей щелочи 11,7 высоте статического слоя насадки 0,79 м, скорости газ, 3,5 м/с и плотности орошения 20-38 м/ч (результаты работы пишите на почту).