Способ регенерации абсорбента

 

Изобретение относится к способам регенерации абсорбента в процессах очистки газов от COj водным раствором моноэтаноламина, применяемым в химической, металлургической и пищевой промышленности и позволяющим снизить энергозатраты. Поток регенерируемого абсорбента делят на части и направляют ихв несколько кожухотрубных теплообменников (ТО) параллельными потоками с обогревом одного из них греющим паром. Образующуюся в трубах каждого ТО парогазовзпо смесь подают в межтрубное пространство последующего ТО. При этом температуру и давление меняют ступенчато от не более и 0,5 МПа в ТО с греющим паром до не менее 70 С и 0,05 tffla в последнем по ходу парогазовой смеси ТО. Образующийся в межтрубном пространстве каждого ТО (кроме первого) конденсат подают в нижнюю часть трубного пространства того же ТО. 1 з.л. ф-лы, 2 ил. с (Л с: tsd ;о О) Is5

QQO3 ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН. (51)4 В 01 D 53/14

®(1-Т".:: >ТГ." Я

c »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЙ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3861594/31-26 (22) 18.12.а4 (46) 15,03.87. Бюл. 9 10 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Т,И,Бондарева, Э.Д.Кибрик, И.Л.Лейтес и Ю.Г.Пикулин (53) 66.074.332(088.8) (56) Патент США Р 4397660, кл. В 01 Э 53/149 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 478474, кл. Н 01 П 53/14, 1973. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АБСОРБЕНТА (57) Изобретение относится к способам регенерации абсорбента в процессах очистки газов от СО водным раствором моноэтаноламина, применяемым в химической, металлургической и пище„,80„„1296202 А 1 вой промьшшенности и позволяющим снизить знергозатраты. Поток регенерируемого абсорбента делят на части и направляют ихв несколькокожухотрубных теплообменников (T0) параллельными потоками с обогревом одного из них греющим паром. Образующуюся в трубах каждого ТО парогазовую смесь подают в межтрубное пространство последующего ТО. При этом температуру и давление меняют ступенчато от не более

140 С и 0,5 ИПа в ТО с греющим паром до не менее 70 С и 0,05 МПа в последнем по ходу парогазовой смеси ТО.

Образующийся в межтрубном пространстве каждого ТО (кроме первого) кон- д денсат подают в нижнюю часть трубного пространства того же ТО. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1296202

Изобретение относится к способам регенерации абсорбента при абсорбционной очистке газов от СО, и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, пи- 5 щевой и других отраслях промышленнос ти.

Цель изобретения — снижение энергозатрат.

На фиг.1 и 2 приведены схемы, поясняющие предлагаемый способ.

Пример 1. В представленной на фиг,1 схеме установки направляемый на регенерацию насыщенный абсорбент делят на два потока с целью по15 лучения груборегенерированного абсорбента со степенью карбонизации с = 0,3 моль/моль и тонкорегенерированного абсорбента со степенью кармоль

20 бониэации Ы= 0,1 моль

Установка состоит иэ трех аппаратов со стекающей пленкой, корпуса 1, 2 и 3, работающих противоточно с тон- 2 корегенерируемым абсорбентом и прямоточно по греющему вторичному пару.

Для получения тонкорегенерируемого абсорбента его термаобрабатывают в две стадии.

На первой стадии насьпценный СО абсорбент нагревают и направляют B корпус 3, где подвергают термической обработке при 100 С и давлении 1 ата.

Парогазовую смесь отводят в конденсатор 4, где разделяют на воду и С0 .

Полученный груборегенерированный абсорбент (d.= 0,3 моль/моль) из корпуса 3 насосом перекачивают в корпус 1 установки, в котором абсорбент подвергают термической обработке при

130 С и давлении 0,25 МПа. Корпус 1 обогревается острым греющим паром давлением 0,5 МПа. Из первого корпуса терморегенерированный абсорбент (>с=

= О, 1 моль/моль) при помощи насоса 5 направляют в теплообменник б, в котором абсорбент охлаждают и подают на абсорбцию.

Второй поток насыщенного диоксидом5О углерода абсорбента термически обрабатывают в одну стадию во втором корпусе установки. Насьиценный абсорбент предварительно нагревают в теплообменнике 7 и подают в корпус 2, кото- 55 рый обогревается парогазовой смесью, полученной в первом корпусе установки. Температура термообработки абсорбента 110 С, давление 0,15 МПа. Гру-. борегенерированный абсорбент из корпуса 2 подают в теплообменник 7, охлаждают и направляют на абсорбцию, Парогазовую смесь из второго корпуса направляют на обогрев третьего корпуса установки, Каждый корпус установки представляет собой кожухотрубный теплообменный аппарат, в котором с помощью распределительных устройств организуют стекающую вниз по греющим трубам гравитационную пленку. Образующаяся парогазовая смесь движется вверх противоточно к стекающей жидкой пленке.

При этом в результате контакта пара и жидкости за счет разности температур происходит интенсивный тепломассообмен между насьпценной жидкостной пленкой с низкой температурой кипения и парогазовой смесью, имеющей более высокую температуру.

При стекании вниз по мере снижения степени карбонизации возрастает температура жидкостной пленки и образующейся парогазовой смеси. Поднимающаяся вверх парогазовая смесь контактирует со стекающей пленкой и охлаждается.

При контактировании пара и жидкости в противотоке возникают высокие градиенты концентрации и температур, что способствует повышению интенсивности процесса и эффективности регенерации.

Таким образом, в предлагаемом способе многократно используется энергия потока при теплообмене через стенку между жидким абсорбентом и парогазовой смесью иэ предыдущего корпуса установки.

Многократное использование тепла значительно снижает затраты энергии на регенерацию абсорбента. Противоточное движение теплоносителя (парогазовой смеси) и регенерируемого абсорбента как внутри греющих труб пленочного аппарата, так и между корпусами установки позволяет увеличить интенсивность процесса, легко управлять процессом и получать любую требуемую степень регенерации абсорбента.

Предварительный расчет показывает, что для производства аммиака мощностью 13б0 т/сут требуется установка для регенерации насьпценного раствора моноэтаноламина (МЭА). При регенерации в 3-корпусной установке получают 1296202

550 м /ч тонкорегенерируемого абсорбента со степенью карбонизации

= О, 1 моль/моль и 550 м /ч груборегенерированного абсорбента со степенью карбонизации Ы= 0,3 моль/моль. При 5 этом в процессе регенерации требуется испарить 32 т/ч воды и удалить из . насыщенного раствора ИЭА 68 т/ч СО

Для проведения. этого процесса применяют 3 выпарных аппарата со стекающей пленкой с поверхностью нагрева .F = .630 м ° (Диаметр обечайки 1800мм, 2 высота греющих труб 5000 мм) . Соединение выпарных аппаратов осуществляют по противоточной схеме (фиг.1).

Преимуществом предлагаемого способа является четкая организация потоков в порядке последовательного изменения давления и температуры, что обеспечивает возможность получения практически любой степени регенерации абсорбента, удобство управления процессом, существенную экономию энергии. 25

В межтрубном пространстве корпусов 2 и 3 конденсируется парогазовая смесь. Из нижней части греющих камер отводят конденсат водяного пара и смешивают его с регенерированным аб- . сорбентом в том же корпусе установки.

При этом используют дополнительное тепло конденсата, увеличивают степень регенерации абсорбента и снижают потери тепла.

Расход греющего пара составляет

199,6 тыс,ккал/т СО,, П р и.м е р 2. Способ может быть осуществлен по схеме, изображенной на фиг.2, обеспечивающей получение 40 тонкорегенерированного со степенью карбонизации = 0,1 моль/моль и груборегенерированного с ы= 0,3 моль/моль абсорбента.

Установка состоит из семи последо-45 вательно соединенных по греющему вторичному пару пленочных аппаратов (кор" пусов) .

Груборегенерированный абсорбент получают путем одностадийной термо- 50 обработки, Для получения тонкорегенерированного абсорбента имеющийся груборегенерированный абсорбент код- вергают дополнительной термообработке. Исходный насыщенный диоксидом углерода раствор моноэтаноламина со степенью карбониэации Ф- 0,65 моль/моль. разделяют на пять потоков и направляют параллельно в пять корпусов установки (корпуса 3-7) для проведения первой стадии регенерации.

Полученный из последних корпусов груборегенерированный абсорбент направляют на вторую стадию регенерации противотоком по отношению квторичному греющему пару. Для второй стадии регенерации используют первый и второй корпуса установки, в которые направляют насосами 9 груборегенерированный абсорбент.

Из 7-,го корпуса груборегенерированный абсорбент подают в первый корпус, -а из 6-ro — во второй корпус установки, Обогрев первого корпуса установки осуществляют греющим паром давлением

0,6 ИПа (возможно 0,8 ИПа). В первом корпусе установки процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,5 ИПа и температуре 140 С.

Из первого корпуса образующуюся парогазовую смесь подают в межтрубное пространство второго корпуса, где производят конденсацию водяных паров.

Диоксид углерода отделяют и выводят иэ верхней части межтрубного пространства греющей камеры. В трубном пространстве греющей камеры второго корпуса проводят процесс десорбции диоксида углерода иэ раствора моноэтаноламина при давлении 0,35 МПа и температуре 129 С.

Образующуюся во втором корпусе парогазовую смесь подают на обогрев третьего корпуса установки. В межтрубном пространстве греющей камеры третьего корпуса производят конденсацию водяных паров, отделяют и отводят диоксид углерода. !

В третьем корпусе установки процесс десорбции осуществляют при давлении 0,21 ИПа и 118 C. Образующуюся парогазовую смесь подают на обогрев четьертого корпуса, в межтрубном пространстве конденсируют водяной пар, а отделившуюся двуокись углерода отводят из верхней части греющей камеры.

В четвертом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,14 ИПа и 107 С.

Образующуюся парогаэовую смесь подают в межтрубное пространство пятого корпуса установки, где водяной пар конденсируется, а выделившийся диоксид углерода выводят из верхней час" ти камеры.

129б202

В пятом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,09 МПа и 95 С. Образующуюся в пятом корпусе парогазовую смесь подают на обогрев шестого корпуса. В шестом корпусе процесс десорбции диоксида углерода проводят при давлении 0,0б МПа и 83 С. Образующуюся парогазов ую смесь направляют на обогрев седьмого корпуса установки.

В седьмом корпусе процесс десорбции диоксида углерода осуществляют при давлении 0,05 ИПа и 70 С. Образующуюся в седьмом корпусе парогазовую смесь направляют s конденсатор

10, где водяной пар конденсируют, а выделившийся диоксид углерода отводят. .з

Потоки груборегенерированного абсорбента из корпусов 3, 4 и 5 после охлаждения в теплообменниках 8 соединяют в общий поток и направляют на абсорбцию. Потоки тонкорегенерированного абсорбента охлаждают в теплообменниках 8, затем соединяют и направляют на абсорбцию.

Удельный расход тепла на 1 т СО составляет 99 тыс.ккал/т СО

Формула изобретения

1. Способ регенерации абсорбента при повышенной температуре в процессах очистки газов от диоксида угле5 рода водным раствором моноэтаноламина, включающий пропускание абсорбента через систему иэ нескольких кожухотрубных теплообменников с обогревом одного из них греющим паром и подачу

®0 образующейся в трубах каждого теплообменника парогазовой смеси в межтрубное пространство последующего теплообменника с отбором газообразного диоксида углерода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, поток регенерируемого абсорбента делят на части и направляют их в теплообменники параллельными потоками, при этом дав20 ление и температуру меняют в теплообменниках ступенчато от не более

140 С и 0,5 MIa в теплообменнике с греющим паром до не менее 70 С и

0,05 NIIa в последнем по ходу парогазовой смеси теплообменнике.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что образующийся в межтрубном пространстве каждого теплообменника, кроме первого, конденсат подают в нижнюю часть трубного пространства того же теплообменника.

1296202

Составитель Г.Винокурова

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор M.Äûëûí

Заказ 650/10 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгор д, у . р о л.П оектная, 4