|
|
|
Главная --> Справочник терминов Растворами карбонатов ОЧИСТКА ГАЗА ГОРЯЧИМИ РАСТВОРАМИ КАРБОНАТА КАЛИЯ Очистка газа горячими растворами карбоната калия 279 По способу Брюса [110] для получения окиси платины исходят из хлорплати-ната аммония. Аналогично готовят окись палладия по Шрайнеру и Адамсу [ill]. Поскольку окись палладия легко пептизируется, промывать ее можно только 1 %-ными растворами карбоната пли нитрата натрия, Очистка газа горячими растворами карбоната калия, активирован- Опубликованы [26] данные по эффективности десорбции в отпарной колонне внутренним диаметром 0,2 м, заполненной на высоту 7,6м насадкой из колец Гашига диаметром 13 мм. Колонна работала под избыточным давлением 0,7 am с 15 и 30%-ными растворами моноэтаноламина (а также с растворами карбоната калия; см. гл. пятую). При работе на 30%-ном растворе моноэтаноламина и количестве С03, удаляемом поглотительным раствором, около 41 Л13/м3 расход водяного пара составлял около 3,1 кг на 1 м3 СО2. В ходе опытов содержание С02 в регенерированном растворе меняли от 0,1 до 0,5 моль С02 на 1 моль моноэтаноламина. Максимальная экономия суммарного расхода пара достигалась при отпарке растворов до содержания СО2 приблизительно 0,3 моль С02 на 1 моль амина. Одной из причин, почему этаноламиновые процессы в значительной степени вытеснили такие процессы очистки природного газа, как очистка окисью железа и растворами карбоната натрия, является сравнительная легкость осуществления этаноламиновой очистки. Тем не менее и при эксплуатации этаноламиновых установок может встретиться ряд трудностей, осложняющих процесс и увеличивающих эксплуатационные расходы и капиталовложения. Удорожание процесса вызывается коррозией и потерями амина. К эксплуатационным трудностям, ограничивающим иногда производительность установок очистки, относятся вспенивание и забивание аппаратуры. Если предложенный механизм процесса правилен и скорость абсорбции двуокиси углерода определяется химической реакцией, а не диффузией, то, вероятно, можно найти такой катализатор, повышающий скорость реакции, а следовательно, и коэффициент абсорбции. И, действительно, изучение влияния различных добавок к растворам карбонатов калия и натрия на процесс абсорбции показало, что некоторые добавки оказывают такое действие. Исследование многочисленных добавок, в том числе глицерина, глюкозы, сахарозы, этиленгликоля, фруктозы, метилового и этилового спирта, формальдегида и лактозы, позволило установить, что многие из этих добавок заметно повышают скорость абсорбции С02 растворами карбоната натрия [1, 2]. Например, добавление 1% сахарозы более чем вдвое увеличивает скорость абсорбции С02. Единственным известным промышленным процессом очистки газа, в котором для увеличения скорости абсорбции и десорбции С02 применяются различные добавки, является процесс Джаммарко-Ветро-кок, кратко описываемый ниже в настоящей главе. Расчетные и эксплуатационные данные. Давление паров СО2 над растворами карбоната и бикарбоната натрия можно выразить уравнением [6] Выше указывалось, что теоретическому изучению абсорбции С02 растворами карбоната, бикарбоната и гидрата окиси натрия посвящены многочисленные работы [8]. По карбонатно-бикарбонатным системам особенно ценны данные группы исследователей [9], предложивших уравнение, связывающее общий коэффициент абсорбции для газовой пленки с характеристиками насадки и расходом жидкости: Активной составной частью раствора можно считать Na2G03, который создает щелочность, необходимую для абсорбции кислых газов. Реакции между кислым газом и Na2C03 не протекают до конца и могут только приближаться к равновесию, зависящему от состава газа и жидкости. При абсорбции H2S растворами карбоната натрия в результате одной из рассмотренных реакций — уравнение (5.7) образуются NaHS и NaHC03. Пары, находящиеся в равновесии с таким раствором, содержат как H2S, так и С02 в количествах, соответствующих давлениям разложения NaHS и NaHC03. С02 является более сильной кислотой, чем H2S, и поэтому прочнее удерживается в растворе. Однако скорость абсорбции С02 значительно меньше, чем скорость абсорбции H2S. Как указывалось выше, малая скорость абсорбции С02, по-видимому, лимитируется медленной химической реакцией, которая должна протекать для возможности взаимодействия С02 с Na2GOg. Скорость протекания суммарного процесса определяется, вероятно, реакцией растворенного молекулярного С02 с ионами ОН", ведущей к образованию ионов НС03. H2S не требует предварительной гидратации для образования кислоты и поэтому быстро реагирует со щелочными растворами. В табл. 5.5 приведены типичные эксплуатационные данные для абсорбера с ситчатыми тарелками промышленной установки очистки газа горячим раствором карбоната калия [44]. К сожалению, в работе не сообщается число тарелок в абсорбере, а поэтому на основании имеющихся данных нельзя рассчитать к. п. д. тарелки. Но так как установлено, что определяющим фактором процесса является сопротивление жидкостной пленки, то можно ожидать, что к. п. д. тарелки довольно низок. Результаты работы других установок показали, что к. п. д. тарелки (к. п. д. для пара по Мэрфри) при абсорбции СО2 горячими растворами карбоната калия составляет примерно 5%. Для получения чистого водорода, азотоводородной смеси, газов для синтеза спиртов и заменителя природного газа необходима очистка газовой смеси от двуокиси углерода. Применяются абсорбционные и реже адсорбционные способы очистки: I) водная очистка под давлением; 2) поглощение СО^ водными и другими растворами этаноламинов; 3)фи-зическая абсорбция органическими растворителями при обычной и низкой температуре; 4) очистка горячими растворами карбонатов; 5) адсорбция с десорбцией сбросом давления. ОЧИСТКА ГАЗОВ РАСТВОРАМИ КАРБОНАТОВ Процесс основан на абсорбции кислых гааов водными растворами карбонатов натрия и калия с активирующими добавками окислов поливалентных металлов (As, Se, Те, si) или некоторых органических соединений. Процесс основан на протекании обратимой реакции Карбонаты и- особенно бикарбонаты натрия и калия имеют недостаточно высокую растворимость при обычных температурах ;мала также скорость взаимодействия углерода с карбонатами. Поэтому в настоящее время ширбкое распространение получила очистка горячими растворами карбонатов, активированными различными добавками, несмотря на повышение парциального ^давления СО* над раствором. При повышенных Общая оценка очистки газа растворами карбонатов и МЭА. Из рассмотренных процессов можно сделать вывод, что очистка газов от сог горячими растворами поташа имеет ряд положительных особенностей, позволяющих существенно снизить расход тепла. При моноэтаноламино-вой очистке 40-60/6 тепла расходуется на подогрев раствора вследствие недорекуперации в теплообменниках. • При очистке растворами поташа расход тепла на нагрев раствора значительно меньше.Кроме того, при моноэтаноламиновой очистке 25-30$ тепла расходуется на разложение соединений МЭА с СО, • При поташной очистке эта величина умень- По схеме "Линде" (рис. 85), как и в описанных выше схемах, конверсию природного газа, сжиженных газов или нафты проводят в трубчатой печи 2. Затем после охлаждения в системе регенерации тепла конвертированный газ поступает на абсорбцию COg любым из растворителей, например, растворами карбонатов, как показано на схеме. Полученная в десорбере 5 углекислота рециркулирует в поток сырья для увеличения выработки окиси углерода. После абсорбера COg 6 газ попадает в осушитель 7, заполненный цеолитами, где одновременно с парами воды поглощаются и остатки двуокиси углерода. Очистка газов растворами карбонатов..224 Чтобы определить, закончилось экстрагирование или нет, несколько капель последней порции экстракта упаривают на часовом стекле досуха. Если проба испаряется без остатка, экстрагирование прекращают. Если экстракты содержат примеси, обладающие кислотно-основными свойствами, то такие экстракты обычно промывают в делительной воронке щелочными или кислыми водными растворами, а затем водой. Следует всегда помнить, что при промывке экстрактов растворами карбонатов вследствие выделения диоксида углерода в делительной воронке может создаться повышенное давление. Чтобы избежать этого, делительную воронку в процессе промывки нужно как можно чаще соединять с атмосферой. Обычно амиды RCONHa легко гидролизуются в соответствующие кислоты при нагревании их с избытком водного раствора едкого кали, едкого натра или с растворами карбонатов щелочных металлов. Нитропроизводные смешанных фениловых эфиротз, у которых нитрогруппа находится в о- или р-положении к алкоксиль-ной группе, так же как и нитрогалоидные •производные бензола, легко превращаются в нитрофенолы при нагревании с водной щелочью. Скорость этой реакции повышается с увеличением числа нитро>груп<п в молекуле. Так, например, р-нит,роанизол при кипячении с 10%-ным водным раствором едкого натра лишь медленно превращается в р-нитрофенол, тогда как 2, 4, 6-три-нитроанизол гидролизуется холодными водными растворами карбонатов щелочных металлов с образованием солей ;иикриновок кислоты. Алкоксильная группа может быть замещена группой — NH • NHa действием гидразина или аминогруппой взаимодействием с аминами ". Аналогично ведет себя 2,4-динитрофенило- 7. Очистка растворами карбонатов. 246  Растворимость увеличивается Растворимости полимеров Растворимости углеводородов Растворитель нерастворитель Растворитель полностью Растворитель выпаривают Растворителях благодаря Растворителях ограниченно Растворителями применяют |
- |
Навигация