СКАЧАТЬ:  kontrolnaya-po-tpp.zip [199,43 Kb] (cкачиваний: 22)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Технологические процессы и производства»

на тему «Описание технологической схемы очистки газа этаноламиновым способом»

Описание технологической схемы очистки газа этаноламиновым способом

В практике очистки газа от сероводорода и углекислоты используются многие способы, имеющие те или иные достоинства и недостатки. Принципиально все они могут быть подразделены по используемому поглотителю на две основные группы: сухая и мокрая газоочистка. В первом случае извлечения сероводорода производятся путем пропускания газа через слои твердых поглотительных масс, во втором случае - путем промывки газа различными поглотительными растворами.

Способы сухой газоочистки более эффективны. Они почти незаменимы в тех случаях, когда требуется практически полное извлечение сероводорода. Эти способы основаны на непосредственном химическом взаимодействии сероводорода с твердыми реагентами или на использовании адсорбционных и каталитических свойствах поглотителей, в качестве которых используются гидрат окиси железа (Fe(OH)₃), а в ряде случаев активированный уголь (в этом случае в газ добавляется кислород и в качестве катализатора аммиак).

Вместе с тем адсорбционные способы отличаются периодичностью процесса и громоздкостью аппаратурного оформления, повышает трудоемкость производства, требует больших капитальных вложений и значительных  производственных площадей.

Способы мокрой очистки газа характеризуются непрерывностью процесса, большой производительностью и компактностью, меньшими эксплуатационными расходами и трудоемкостью работы обслуживающего персонала.

Способы мокрой очистки, в свою очередь, можно разделить на следующие виды:

1) очистка газа без утилизации серы. Особенность этих процессов заключается в регенерации отработанного раствора воздухом низкого давления с выбросом в атмосферу разбавленного сероводорода (характерный представитель - содовый способ очистки газа);

2) очистка газа с получением элементарной серы. Объединяющим признаком этих способов является регенерация отработанного раствора преимущественно воздухом повышенного давления и непосредственное превращение поглощенного сероводорода в элементарную серу (характерный представитель - мышьяково-содовый способ);

3) очистка с выделением концентрированного сероводорода. В этом случае регенерация отработанного раствора производится нагревом, а выделившийся концентрированный сероводород дополнительно перерабатывается на элементарную серу или серную кислоту (характерные представители - фенолятный, алканоламиновый (МЭА, ДЭА), алкацидный и вакуум-поташный способы).

Наиболее распространенным способом мокрой очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода (кислые газы) является этаноламиновый способ в одну или две ступени с регенерацией.

Этаноламины - это ряд слабых оснований или щелочей, имеющих сродство с кислыми газами при низких температурах. Это моноэтаноламин - МЭА (NH,R), диэтаноламин - ДЭА (NH3R,) и триэтаноламин ТЭА (NH8R3).

Моноэтаноламин - обладает высокой поглотительной способностью по отношению к токсичным газам, используется, где требуется высокая степень их очистки. Отвечает основному требованиям извлечения кислых газов при высоких температурах (110-120 С° обеспечивает рециркуляцию с большим поглощением компонентов из потока газа. Он имеет относительно высокую упругость паров, однако из-за потерь от испарения и реакции с другими кислыми компонентами, кроме сероводорода и двуокиси углерода, образует соли в поглотительной колонне. Предпочтительный циркулирующий раствор, используемый в настоящее время в системе поглощения, имеет 15-20% МЭА в воде.

Диэтаноламин - имеет те же, что и МЭА поглотительные свойства и, кроме того, вступает в реакцию с другими сернистыми соединениями. Считается, что потери ДЭА по сравнению с МЭА ниже. Раствором ДЭА, используемым часто в практике 25-30% ДЭА в воде, достигается высокая чистота газа по H2S и С02. Преимуществом использования ДЭА в сравнении с другими растворами является меньшая насыщенность углеводородами, а следовательно, и более высокий эффект по поглощению кислых газов.

Триэтаноламин - используется в основном там, где требуется селективное извлечение H2S. А в остальном он заменяется МЭА и ДЭА и находит наименьшее свое применение.

В таблице приведены основные физические свойства аминов.

Принципиальная технологическая схема установки по очистке газов от сероводорода растворами этаноламинов представлена на рисунке.

1- приемный сепаратор; 2- абсорбер; 3- скруббер; 4,11- промежуточные емкости; 5- теплообменники; 6 –десорбер, 7 - конденсатор-холодильник; 8 – емкость флегмы; 9- подогреватель; 10 - насосы; 12 - xoлoдильник, I сырой газ; II - очищенный газ; III - насыщенный раствор; IV - регенерированный раствор;

V - кислые газы; VI – флегма.

Поглощение из газов H₂S и СО₂ этаноламинами производится в абсорбере 2 тарельчатого или насадочного типа, для чего газ подается через приемные сепараторы в нижнюю его часть. Поднимаясь вверх, газ вступает в контакт с водным раствором этаноламина, который поступает наверх абсорбера и стекает сверху вниз.

Очищенный газ из абсорбера проходит скруббер 3, который может быть установлен отдельно или встроен в верхнюю часть абсорбера.

Насыщенный раствор из абсорбера, пройдя теплообменную аппаратуру, направляется в десорбер (отгонную колонну) 6-тарельчатого или насадочного типа.

Если очищенный газ находится в абсорбере под давлением, достаточным для пропуска раствора через теплообменную аппаратуру в отгонную колонну (как показано на схеме), то раствор, пройдя регулятор уровня, поступает сначала в теплообменник 5, в котором нагревается за счет тепла регенерированного раствора, а затем направляется в отгонную колонну 6. Если давление в абсорбере недостаточное, то для подачи насыщенного раствора в отгонную колонну устанавливается насос. В отгонной колонне происходит выделение из насыщенного раствора поглощенных в абсорбере кислых газов под действием поднимающегося вторичного водяного пара, образующегося в нижней части отгонной колонны при подогреве раствора в кипятильнике 9.

Насыщенный раствор отводится в кипятильник с последней тарелки, а кипящая смесь возвращается из кипятильника под тарелку. Пар при этом проходит через тарелку, поднимаясь по колонне, а раствор частично может вновь поступать в кипятильник вместе с раствором, стекающим с тарелки, чем достигается многократная циркуляция раствора через кипятильник.

Регенерированный раствор из десорбера поступает в теплообменник 5, где охлаждается, отдавая тепло насыщенному раствору, после чего поступает в промежуточную емкость 11, откуда насосом 10 через холодильник 12 подается вновь в абсорбер.

На линии регенерированного раствора перед входом в абсорбер устанавливается регулятор расхода, особенно необходимый при возможных изменениях давления газа.

Выходящая из десорбера парогазовая смесь проходит конденсатор-холодильник 7, где охлаждается водой для конденсации пара.

Образовавшийся конденсат (флегма) отделяется от кислых газов в промежуточной емкости 8, откуда кислые газы направляются для последующего использования (или для сжигания), флегма насосом 10 возвращается наверх отгонной колонны, а избытки ее сбрасываются в канализацию. Если в газе содержатся механические примеси, а сепаратор 1, установленный перед абсорбером, недостаточно эффективен, то для очистки раствора необходима установка фильтра, действующего непрерывно или периодически. Установка такого фильтра наиболее целесообразна на линии насыщенного раствора.

При повышенных температурах регенерации наблюдается коррозия в нижней части десорбера, и в регенерированный раствор поступают продукты коррозии; в этом случае целесообразно пропускать регенерированный раствор через какую-нибудь емкость, в которой эти примеси могут осесть.

При необходимости одновременной очистки газов от H₂S и СО₂ применяется двухступенчатая схема очистки. Эта схема основана на применении двухступенчатой абсорбции H₂S и СО₂ крепким 25-35%-ным раствором моноэтаноламина в первой ступени и слабым 5-12%-ным раствором во второй ступени, причем каждый раствор имеет самостоятельный цикл абсорбции и регенерации, а тепло газов регенерации второй ступени используется для регенерации первой ступени.

Двухступенчатая схема является более экономичной по сравнению с одноступенчатой вследствие достижения тонкой очистки при минимальных расходах пара и моноэтаноламина за счет: а) применения концентрированных растворов первой ступени, имеющих большую поглотительную способность, благодаря чему достигается минимальная циркуляция раствора; б) двухкратного использования тепла водяного пара; в) применения слабых растворов во второй ступени, обеспечивающих более полную регенерацию раствора, а следовательно, и более тонкую очистку газов от H₂S и СО₂ а также улавливания паров моноэтаноламина, уносимых газами из крепкого раствора первой ступени.

Разновидностью описанного способа является разработанный в 1965 году сульфиноловый процесс, технологически во многом похожий на аминовый. Отличие заключается в том, что если при обычном аминовом процессе используется слабая концентрация аминов и он сопровождается лишь химическими преобразованиями, то в процессе сульфинол используется высококонцентрированный раствор амина как поглотителя и растворителя кислых газов, т. е. процесс сопровождается химическими преобразованиями.