Спосіб виділення со2 з газових сумішей

Спосіб виділення СОг з газових сумішей, який здійснюється за допомогою водного розчину моноетаноламіну в пінному режимі, який відрізняється тим, що піна утворюється за рахунок добавляння в розчин абсорбенту катіоночи аніоноактивної поверхнево-активної речовини у концентрації 0,04...0,05 %. Корисна модель відноситься до галузі хімічної технології поділу газових сумішей, конкретно до способів абсорбційного витягу СОг з газових сумішей за допомогою похідних моноетаноламіну і може бути використана в процесах газоочистки й утилізації вуглекислоти. Відомий спосіб абсорбції (поглинання) СОг і інших кислих компонентів з газів водними розчинами органічних основ, наприклад, метилдиетаноламіну, 2-(2-аміноетокси)етанолу та ін. [2]. Перераховані реагенти дорогі, важкодоступні і, на наш погляд, їх використання становить тільки теоретичний інтерес. Відомий спосіб виділення СОг з газових сумішей шляхом абсорбції його 10-15% водними розчинами моно- чи диетаноламіна [2], який давно використовується в промисловому масштабі. Основним недоліком його є недостатньо високий ступінь зв'язування СОг. Найбільш близьким по технічній сутності до заявляемого нами способу є спосіб абсорбції вуглекислого газу, який виконується водним розчином моно-етаноламіну (МЕА) в пінному режимі, який створюється в абсорбері спеціальної конструкції [3]. Абсорбція в пінному шарі помітно інтенсифікується. Однак істотним недоліком даного способу є необхідність підтримки високої швидкості газу, що очищається - до 3,5м/сек, у противному випадку абсорбер "захлинається" і пінний режим порушується. Було б бажано створити динамічно стійкий пінний режим без допомоги механічного роздрібнювання газового потоку. Задача корисної моделі: - інтенсифікація абсорбції СОг з газових сумішей шляхом хімічного піноутворювання. Поставлена задача вирішується тим, що у способі очищення газів від СО2, який виконується водним розчином моноетаноламіну в пінному режимі, піна створюється за рахунок добавки в розчин абсорбенту катіоно- чи аніоноактивної поверхнево-активної речовини (ПАР) у концентрації 0,04... 0,05%. Недоліки прототипу переборюються в результаті того, що за допомогою хімічних добавок в адсорбері досягається значно більша площа контакту між газовою і рідкою фазами навіть при малих швидкостях газового потоку; це інтенсифікує масообміни! процеси і приводить до більш повного витягу СОг з газу, що очищається. Метод дозволяє використовувати для нормальної роботи абсорбера газодувки меншої потужності з відповідним зниженням капітальних витрат, витрат на електроенергію й охолодження газу. У випадку використання в якості ПАР катіоноактивної четвертинної амонійної солі типу додецилпіридиній хлориду, бензилтриметиламоній хлориду, цетилпіридиній хлориду, що є загальновідомими інгібіторами корозії металу [4], можна передбачити зниження корозії апаратури під час процесу абсорбції (ми такий експеримент не проводили; апаратура була скляною). Сутність пропонованого технічного рішення ілюструється прикладами. Експеримент. Експериментальна частина проведена на лабораторній установці, абсорбентом у якій був 15% водний розчин МЕА (50мл) з або без добавки піноутворювача. Конструкція абсорбера передбачала можливість варіювати загальну витрату газоповітряної суміші в одиницю часу. Абсорбер не мав будь - яких механічних частин, що додатково збільшують площу контакту в системі газ-абсорбент. Основна частина його являла собою просту порожнисту трубу. Очищенню піддавалась газова су Сї СО о 10703 міш, що містить 20 об'ємних ВІДСОТКІВ СОг КІЛЬ КІСТЬ поглиненого вуглекислого газу визначалася шляхом десорбції його з 1мл насиченого абсорбенту при ди сірчаної кислоти Індекси «а г» під одним номером означають серію ДОСЛІДІВ з однією і тією ж поверхневоактивною добавкою, але при різній витраті (швидкості) газу, що очищається Режим 1 Абсорбція СОг з газоповітряної суміші проводилася при й максимально можливій витраті (17,5л/хв) і, ВІДПОВІДНО, максимальному піноутворюванні ХІМІЧНІ піноутворювачі в абсорбент спеціально не вводилися Результати цього досліду служать еталоном для порівняння з іншими Режим 2 У порівнянні з режимом 1 у розчин абсорбенту введена добавка катюно-активної ПАР- 1-додецилпіридиній хлориду (ДДПХ) у масовому співвідношенні ДДПХ МЕА 1 2000 (0,05%) Витрату газоповітряної суміші, що очищається, варіювали від 5 до 15л/хв Результати досліду приведені в таблиці Режим 3 Процес проводився аналогічно описаному вище, але в якості поверхнево-активної речовини використовували децилсульфонат натрію (анюно-активна ПАР) у масовому співвідношенні ДСН МЕА 1 2500 (0,04%) Результати досліду приведені в третьому стовпчику таблиці Режим 4 Досліди виконувалися аналогічно серіям 2 і 3, як поверхнево-активну речовину використовували нейоногенний ПАР - Превоцелл (торгова назва) у масовому співвідношенні Превоцелл МЕА 1 3000 (0,03%) Результати досліду приведені в четвертому стовпчику таблиці Режими 5 і 6 Досліди виконувалися аналогічно серн 3, масове співвідношення ДСН МЕА, ВІДПОВІДНО, 1 1000 (0,1%) і 1 10000 (0,01%) Досліди проводилися з метою визначення впливу концентрації ПАР на масообмін Результати досліду приведені в п'ятому і шостому стовпчиках таблиці Таблиця Результати перевірки різних режимів абсорбції СОг з газоповітряних сумішей Індекс досліду "д" "г" "в" "б" "а" Абсорбція СОг 15% водним розчином МЕА, мл/мл 1 2 4 5 3 6 Витрата газоМЕА без 3 добавкою повітряної 3 добавкою суміші, л/хв добавки ПАР до адсор- 3 добавкою 0,03% Пре- 3 добавкою 3 добавкою (за прототи- бенту 0,05% 0,04% ДСН 0,1% ДСН 0,01% ДСН воцелла пом) ДДПХ 8,7 17,5 12,4 13,4 15,0 13,1 13,5 10,7 13,4 12,2 13,0 12,6 12,5 13,3 12,3 12,5 12,5 10,0 13,2 12,8 6,2 5,0 8,0 8,2 8,5 6,8 Порівняння результатів експерименту, отриманих у серіях 2 6, з холостим дослідом (режим 1) свідчить про більшу ефективність ХІМІЧНОГО піноутворювання у порівнянні з пінним режимом, створеним механічно Для досягнення контрольної величини поглинання СО 2 (режим 1) у присутності ПАР можна майже ВДВІЧІ ЗНИЗИТИ витрати газу, що очищається, (приклади 26, 36) Це у свою чергу свідчить про більш глибоке очищення газоповітряної суміші від СОг Результати експерименту в прикладах 46 r гірші в порівнянні з аналогічними з режимів 2 і З Крім того нейоногенні ПАР типу Превоцелла й ОП10 навіть при низьких концентраціях давали в експерименті занадто стійку піну, для руйнування якої в промислових умовах будуть потрібні спеціальні механічні піногасники Тому рекомендувати нейоногенні ПАР як інтенсифікатори процесів абсорбції СОг водними розчинами МЕА не можна З зіставлення даних із стовпчиків 3 і 6 видно, що при концентрації ПАР 0,01% ефективність абсорбції СОг при низьких витратах газу знижується Навпаки, при максимальних витратах у випадку розчинів з концентрацією ПАР 0,1% (режим 5 «г») спостерігається небажане винесення піни, що також знижує ефективність Зазначеними факторами. визначається запропонований нами інтервал (0,04 0,05%) можливих концентрацій ПАР в абсорбуючих розчинах МЕА Оптимальна концентрація в промислових абсорберах буде, очевидно, зв'язана з конструктивними особливостями апарата Таким чином, порівнюючи результати випробувань, слід зробити висновки, що - хімічне піноутворення істотно інтенсифікує витяг СОг з газових сумішей навіть при низьких швидкостях газового потоку, - як ПАР-добавки кращі результати показали катюно- і аніоноактивні препарати в концентраціях 0,04 0,05% (режими 2 і 3), причому оптимальна концентрація залежить від витрати газової суміші, що очищається, - високі швидкості газового потоку на відміну від прототипу для даного способу небажані, тому що приводять до непродуктивного винесення піни абсорбуючого розчину, особливо помітно це у випадку нейоногенних ПАР (режими 4г, 4в), однак винесення піни можна регулювати концентрацією поверхнево-активної речовини (порівняння режимів 5г, 6г), Порівняно з прототипом пропонуємий спосіб має перевагу в тому, що - досягається значно більш високий ступінь витягу СОг з газової суміші, 10703 - не вимагає високих швидкостей газового потоку для стійкої роботи абсорбера, що економічно вигідно; - у випадку використання в якості ПАР четвертинної амонієвої солі (інгібітору корозії) корозія металевого абсорбера зменшиться. Економічний ефект від застосування запропонованого способу полягає в наступному: - конструкція абсорбера спрощується, тому що не вимагаються спеціальні металеві сита і нитки, що подрібнюють газовий потік; - не вимагаються газодувки великої потужності; відповідно, можна знизити капітальні витрати, витрати на електроенергію й охолодження газу; - більш високий ступінь очищення від СО 2 газоповітряної суміші дозволяє переробляти менші об'єми останньої для одержання заданої продуктивності установки. Комп'ютерна верстка А. Крулевський Джерела інформації: 1. United States Patent 6,290,754. Peytavy, et al. September 18, 2001. Regenerative process for the deacidification of a gas containing CO2 and liquid hydrocarbons using an absorbent liquid based on activated methyldiethanolamine; United States Patent 5,861,051. Critchfield, et al. January 19, 1999. Process for removing carbon dioxide from gas mixture. 2. Коуль А.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа. М.-1968.-С.22-24. 3. Позин М.Е., Мухленов И.П., Тумаркина Е.С., Тарат Э.Я. Пенный способ обработки газов и жидкостей. - Л.: Госхимиздат. - 1955. - С.228. 4. www.cwichem.com/production2.htm. Clearwater - Fracturing Chemicals. Corrosion Inhibitors... Alkyl Pyridine/Quinoline Quaternary Ammonium Chlorides. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601