УСТАНОВКА ДЛЯ АБСОРБЦИОННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ АБСОРБЕНТАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ АМИНЫ

Предложена установка для абсорбционного выделения диоксида углерода из газовых смесей абсорбентами, содержащие амины. Предложенная установка позволяет снизить удельный расход тепла на абсорбционное выделение диоксида углерода из газовых смесей как для вновь строящихся, так и для реконструкции существующих объектов, и может быть использована в химической, нефтехимической, газовой, металлургической, пищевой, и др. отраслях промышленности.
Известна установка для абсорбционного выделения диоксида углерода из газовых смесей абсорбентом, содержащим амины с использованием однопоточной схемы циркуляции абсорбента, включающая узлы: абсорбции, разгонки насыщенного абсорбента в аппаратах массообменной конструкции, теплообменники для рекуперационного теплообмена и холодильники регенерированного абсорбента и выделенной парогазовой фазы (см. Очистка газа., А.Л. Коуль и Ф.С. Ризенфельд., М., Недра, 1968, с. 25-26).
Недостатком устройства-аналога является высокий расход тепла, вызванный низкой степенью рекуперации тепла горячего регенерированного раствора абсорбента, потери от которой составляют 35-40% от всего тепла, затраченного на регенерацию абсорбента.
Наиболее близким к данному техническому решению является установка для абсорбционного выделения диоксида углерода из газовых смесей абсорбентом, содержащим амины, включающая: массообменный абсорбер, массообменный регенератор, выносной рекуперационный теплообменник, холодильники регенерированного абсорбента и выделенной парогазовой фазы (см. ред. Мельников Е.Я. Справочник азотчика, М., Химия, 1986, с. 260-263).
Недостатком устройства-прототипа является высокий расход тепла, вызванный низкой степенью рекуперации тепла горячего регенерированного раствора абсорбента, потери от которой составляют 30-35% от всего тепла, затраченного на регенерацию абсорбента.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является снижение расхода тепловой энергии на регенерацию абсорбента путем повышения степени рекуперации тепла горячего регенерированного абсорбента.
Технический результат, на достижение которого направлена предложенная полезная модель, заключается в снижении расхода тепла.
Указанный технический результат достигается тем, что в предложенной установке на потоке насыщенного абсорбента из абсорбера после выносного рекуперационного теплообменника и дроссельного устройства установлен дополнительный теплообменный аппарат, соединенный с массообменным регенератором.
Указанный технический результат достигается также тем, что перед дополнительным теплообменным аппаратом установлено сепарационное устройство.
Указанный технический результат достигается также тем, что сепарационное устройство соединено с дополнительным теплообменным аппаратом через насос.
Предложенные порядок и последовательность соединения устройств, увеличивает температурный интервал рекуперации тепла горячего регенерированного абсорбента, что обеспечивает увеличение количества рекуперируемого тепла и снижает общий расход тепла на регенерацию абсорбента.
Принципиальная схема предлагаемой установки абсорбционного выделения диоксида углерода приведена на фиг. 1.
Установка включает: абсорбер 1, содержащий массообменные устройства, регенератор 2, содержащий массообменные устройства, теплообменник 3 обеспечивающий рекуперационный теплообмен между регенерированным и насыщенным абсорбентом, холодильник абсорбента 4, кипятильник 5, холодильник парогазовой фазы (газа регенерации) 6, сборник флегмы 7, дополнительный теплообменный аппарат (испаритель) 10, дроссель или гидравлическая турбина 8 для снижения давления насыщенного абсорбента, а также сепаратор 9 и насос 11.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
2
2
2
2
2
Газ, содержащий CO, под давлением около 28 ата и температуре 40°С поступает в абсорбер 1 где СО из газа поглощается регенерированным абсорбентом, поступающим сверху при температуре около 40°С. На выходе из абсорбера насыщенный диоксидом углерода абсорбент с содержанием СО до 90-100 г/л и температуре около 70°С дросселируется в дросселе (гидравлической турбины) 8 до давления 4 ата (1,2 ата для варианта с насосом) и с температурой около 60-65°С поступает в рекуперационный теплообменник 3 где нагревается до температуры 75°С. В результате снижения давления и нагрева насыщенного абсорбента в теплообменнике 3 происходит частичная десорбция с выделением паровой фазы состоящей из части поглощенной CO, а также паров НО и примесей трудно растворимых газов, которые отделяются от абсорбента и отводятся в сепараторе 9. Это обеспечивает дополнительное снижение температуры насыщенного абсорбента, что увеличивает интенсивность работы дополнительного теплообменного аппарата 10 и, следовательно, увеличивает долю рекуперированного тепла регенерированного абсорбента, а это, в свою очередь, снижает потребность тепла на регенерацию абсорбента.
2
Кроме того, предварительное выделение примесей трудно растворимых газов из насыщенного абсорбента обеспечивает получение чистой CO, за счет удаления этих примесей из абсорбента перед поступлением в регенератор 2.
После испарителя 10 насыщенный абсорбент поступает наверх регенератора 2, обеспечивающий десорбцию диоксида углерода из абсорбента при пониженном давлении и нагреве за счет тепла, подводимого через кипятильник 5.
После регенератора горячий регенерированный абсорбент с температурой 124°С, пройдя дополнительный теплообменник 10 и теплообменник 3, охлаждается до температуры 69°С. Окончательное охлаждение до 40°С перед подачей в абсорбер производится в холодильнике 4.
2
2
Газы регенерации, состоящие в основном из СО и НО, после регенератора охлаждаются в холодильнике 6 с конденсацией паров воды и после сепарации в сборнике флегмы 7 направляются потребителю или сбрасываются в атмосферу. Конденсат (флегма) возвращается в регенератор 2.
Для повышения описанного выше эффекта возможна установка дополнительного насоса 11 для более глубокого снижения давления насыщенного абсорбента в теплообменнике 3 и сепараторе 9 с увеличением доли рекуперируемого тепла. Как вариант возможна установка после испарителя 10 дополнительного сепаратора (на схеме не показано) для разделения фаз с их раздельной подачей в регенератор 2.
Пример
В качестве примера сравним основные результаты работы известной (по прототипу) и предлагаемой установки. Результаты сравнения сведены в таблицу.
Из представленных данных видно, что использование предлагаемой модели позволяет снизить общий расход тепла на 13-17 Гкал/час (~ на 20-30%), что является результатом предлагаемого взаимного расположения и взаимосвязей устройств установки.