Способ очистки технологического газа растворами этаноламинов в производстве аммиака

 

Изобретение относится к способам удаления диоксида углерода из технологического газа в производстве аммиака из природного газа: может быть применено в аммиачных производствах, использующих в качестве абсорбента растворы этаноламинов. Задачей изобретения является уменьшение концентрации смолы в абсорбционном растворе моноэтаноламина, снижение его коррозионной активности путем введения в бедный или насыщенный раствор моноэтаноламина водного раствора нитрита калия с концентрацией 0,5-1,0 мас.% и поддерживают концентрацию нитрита калия в растворе в пределах 0,5-1,0 г/л. 1 табл.

Изобретение относится к способам удаления диоксида углерода из технологического газа производства аммиака из природного газа. Может найти применение в производствах аммиака, использующих в качестве абсорбента растворы этаноламинов.

В настоящее время в производствах аммиака из природного газа широкое распространение получили способы очистки технологического газа горячими растворами моноэтаноламина (МЭА) активированными различными добавками. В частности, наибольшее распространение получили растворы с концентрацией 15-20% МЭА.

Недостатками указанных способов является протекание побочных реакций, в которых принимает участие диоксид углерода, кислород, материалы аппаратуры, примеси. Побочные реакции приводят к повышению вспениваемости, коррозионной активности раствора, загрязнению раствора за счет смолообразования. Для устранения указанных недостатков снижают концентрацию МЭА в растворе, вводят ингибиторы: NaOH, KOH, Na₂CO₃, хромат калия, соду, сульфат натрия, метаванадат натрия или проводят отдувку кислорода азотом [1] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки технологического газа от диоксида углерода 19-21%-ным раствором МЭА. Для защиты оборудования от коррозии в раствор МЭА вводят пятиокись ванадия, образующую защитную пленку на поверхности оборудования [2] Недостатком указанного способа является осмоление МЭА в процессе очистки и накопление продуктов побочных реакций в растворе моноэтаноламина до концентрации, превышающей допустимые нормы (2 г/л). Одновременно, в процессе очистки газа от CO₂ происходит восстановление ванадия в соединения низшей валентности, обладающие слабой ингибирующей способностью. В связи с этим необходимо периодически выводить соединения из системы очистки газа в смолоотделитель с последующей регенерацией их и возвратом в систему, что требует существенных затрат [прототип с.122-123] Задачей изобретения является разработка способа очистки технологического газа, позволяющего уменьшить концентрацию смолы в абсорбционном растворе МЭА, снизить коррозионную активность раствора и расход пятиокиси ванадия.

Поставленная цель достигается путем очистки технологического газа от диоксида углерода 19-21% -ным раствором моноэталомина, содержащим карбонат калия, в который дополнительно вводится водный раствор нитрита калия концентрацией 0,5-1,0% для поддержания в системе концентрации 0,05-0,1% (0,5-1,0 г/л) в течение процесса очистки.

Пример 1. В производстве аммиака из природного газа на агрегате мощностью 1360 т аммиака в сутки технологический газ состава, об. H₂ 63; N₂ 19,8; CH₄ 0,26; CO 0,33; CO₂ 16,2; Ar+O₂ 0,35; влага 0,06, для очистки от диоксида углерода пропускается через абсорбционный раствор, содержащий горячий 20% МЭА и 2% K₂CO₃. В насыщенный раствор подается водный раствор KNO₂ концентрацией 1,0 мас.

Концентрация KNO₂ контролируется в растворе абсорбера и поддерживается 1 г/л. Концентрация смолы в растворе определяется весовым методом. Концентрация муравьиной кислоты определяется фотоколориметрически. Скорость коррозии по методике исследования коррозионной стойкости для углеродистой стали марки Ст. 3 при температуре 80^oC потенциостатическим методом. Вспениваемость раствора определяется по высоте столба пены в трубке после 20 мин вспенивания азотом. Результаты приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,75% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,75 г/л. Результаты в таблице.

Пример 3. Аналогично примеру 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,5% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,5 г/л. Результаты в таблице.

Пример 4 (прототип). Аналогично примеру 1.

Вместо водного раствора KNO₂ вводят V₂O₅ и поддерживают концентрацию в растворе 0,1 г/л. Результаты приведены в таблице.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 1,25% вводится в бедный раствор для поддержания его концентрации в растворе 1,25 г/л. Результаты в таблице.

Пример 6 (контрольный). Аналогично примеру 1.

Водный раствор KNO₂ с концентрацией 0,25% вводится в насыщенный раствор для поддержания его концентрации в растворе 0,25 г/л.

Результаты испытания предлагаемого и известного способа приведены в таблице.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе (примеры 1-3) по сравнению с прототипом (пример 4), достигается снижение смолистых веществ в растворе с 4,31 до 1,7-1,8 г/л; уменьшается расход пятиокиси ванадия; снижается скорость коррозии с 0,013 до 0,007-0,0084 мм/год и вспениваемость раствора на 10,6-18,7% В примере 5 при увеличении концентрации KNO₂ в рабочем растворе выше 1 г/л дальнейшее улучшение показателей незначительно. Снижение концентрации KNO₂ в рабочем растворе до 0,25 г/л (пример 6) не обеспечивает поддержания достигнутого эффекта.

Таким образом, предлагаемый способ очистки технологического газа производства аммиака позволяет уменьшить в 2,5 раза концентрацию смолы в абсорбционном растворе моноэтаноламина и не менее чем в 1,5 раза снизить его коррозионную активность.

Формула изобретения

Способ очистки технологического газа от диоксида углерода 19 21%-ным раствором моноэтаноламина, отличающийся тем, что в процессе очистки используют раствор моноэтаноламина, содержащий карбонат калия, в который дополнительно вводят 0,5 1,0% -ный водный раствор нитрита калия с поддержанием его концентрации 0,05 0,1% в течение процесса очистки.

РИСУНКИ

Рисунок 1