Контрольні питання

Фізико-хімічні основи синтезу і конденсування аміаку. Вплив концентрації інертів в циркуляційному газі на показники процесу. Необхідність організації постійної продувки. Шляхи застосування продувного газу. Можливі конструкції ректорів. Організація теплообміну в реакторах. Графік залежності фактичного і рівноважного ступеня перетворення від температури і тиску у багато поличній колоні синтезу.

Література

1. Концевой, А.Л.Алгоритмизация расчётов в производстве аммиака: Учеб. пособие/А.Л. Концевой, Н.П. Гамалей. – Киев: УМК ВО, 1991. – 104 с.

2. Жидков, Б.А. Алгоритмизация расчетов в химической технологии

/ Б.А. Жидков, А.Г Бондарь. Киев: Вища школа, 1970. - 272 с.

Розділ 13. Розрахунок очищення газу від co2 розчином моноетаноламіну

При взаємодії СО₂ з моноетаноламіном (МЕА) відбуваються наступні реакції:

де R – HOCH₂CH₂.

Ці рівняння демонструють спрощену сумарну схему поглинання СО₂ розчином МЕА, кінцевими продуктами взаємодії яких є карбонат і гідрокарбонат моноетаноламонію. Останні при зміні температури (підвищення) і тиску (зменшення) легко дисоціюють на вихідні реагенти, що дозволяє легко проводити регенерацію поглинального розчину.

При порівняно невеликих ступенях карбонізації (α < 0,5 моль СО₂/моль МЕА) оксид карбону (IV) реагує з МЕА, головним чином, з утворенням заміщеної карбамінової кислоти, яка в водному розчині практично повністю дисоціює:

У водному розчині МЕА миттєво встановлюється рівновага:

В результаті утворюється карбамат моноетаноламонію:

який є нестійким, причому найбільш швидкий і повний розпад досягається в кислому або сильно лужному розчині. В слабо лужному розчині розпад відбувається з утворенням гідрокарбонату моноетаноламонію порівняно повільно:

В промислових умовах ступінь карбонізації α насиченого розчину на виході із абсорбера, який працює за атмосферного тиску, не перевищує 0,5 моль/моль. При α > 0,5 поглинання СО₂ здійснюється, головним чином, відповідно реакціям взаємодії оксид карбону (IV) з іонами ОН^-

Швидкості цих реакцій малі і в значній мірі лімітують поглинання СО₂ , тому швидкість абсорбції при α > 0,5 значно менша, ніж при α < 0,5.

З метою мінімізації енерговитрат на стадії регенерації відпрацьованого розчину в багатотоннажних виробництвах аміаку використовують двопотокові схеми абсорбції СО₂: тонко і грубо регенерованим розчином МЕА.

Мета роботи: розрахунок в середовищі Excel матеріальних потоків, теплового балансу і апаратурного оформлення хемосорбційного процесу очищення технологічного газу від СО₂.

Вихідні дані

Продуктивність за аміаком Q – 1360 т/добу;

склад газу на вході у відділення:

с(Н₂) = 61,64 % об.;

с(N₂) = 19,95 % об.;

с(CO₂) = 17,36 % об.;

с(CO) = 0,5 % об.;

с(Ar) = 0,25 % об.;

с(CН₄) = 0,3 % об.

Вміст МЕА у розчині – 20 % мас.;

Температура розчину на вході в абсорбер Т – 313 К;

Температура конвертованого газу на вході в абсорбер Тк.г. – 321 К;

Тиск у абсорбері Р – 28 атм (2,8 МПа);

Ступінь карбонізації розчину МЕА:

на вході на стадію «тонкого» очищення _2в – 0,1 кмоль/кмоль МЕА;

на виході зі стадії «тонкого» очищення _2н – 0,35 кмоль/кмоль МЕА;

на вході на стадію «грубого» очищення _1в– 0,35 кмоль/кмоль МЕА;

на виході зі стадії «грубого» очищення _1н – 0,67 кмоль/кмоль МЕА.

Вміст СО₂ на виході зі стадій:

«грубого» очищення, с(CO₂)₁ – 3,2 % об.;

«тонкого» очищення, с(CO₂)₂ – 0,01 % об.

Розчинність компонентів конвертованого газу у розчині, м³/м³, в залежності від температури розчину Т за атмосферного тиску:

Водень – SH = 0,02 - 0,0001·(Т-273);

Азот – SN = 0,022 - 0,0003·(Т-273);

Оксид карбону (ІІ) – SCO = 0,032 - 0,0004·(Т-273);

Аргон – SA = 0.041 - 0.0004·(Т-273)

Метан – SM = 0,034 - 0,0002·(Т-273).